Solar
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MVII. ENERGÍA SOLAR: INDICE INDICE MVII: Solar 4 7.1 Radiación Solar 7.2 Energía Solar Térmica 7.4 Energía Solar Fotovoltaica 7.5 Primas a las renovables 7.3 Energía Solar Termoeléctrica 7.6 España, ¿Caso de Éxito?
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Manual de energía solar
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MVII. ENERGÍA SOLAR: INDICE
INDICEMVII: Solar 4
7.1 Radiación Solar
7.2 Energía Solar Térmica
7.4 Energía Solar Fotovoltaica
7.5 Primas a las renovables
7.3 Energía Solar Termoeléctrica
7.6 España, ¿Caso de Éxito?
MVII: 7.1 Radiación Solar
7.1 Radiación SolarMVII: Solar 5
El
Sol,
fuente
de
vida
y
origen
de
las
demás
formas
de
energía
que
el
hombre
ha
utilizado
desde
los
albores
de
la
Historia,
puede
satisfacer
todas
nuestras
necesidades,
si
aprendemos
cómo
aprovechar
de
forma
racional
la
luz
que
continuamente
derrama
sobre
el
planeta.
Ha
brillado en el cielo desde hace unos cinco mil millones de años, y se calcula que todavía no ha
llegado ni a la mitad de su existencia.
Durante
este
año,
el
Sol
arrojará
sobre
la
Tierra
cuatro
mil
veces
más
energía
que
la
que
vamos
a
consumir.
España,
por
su
privilegiada
situación
y
climatología,
se
ve
particularmente
favorecida
respecto
al
resto
de
los
países
de
Europa,
ya
que
sobre
cada
metro
cuadrado
de
su
suelo
inciden
al
año
unos
1.500
kilovatios‐hora
de
energía.
Esta
energía
puede
aprovecharse
directamente,
o
bien
ser
convertida
en
otras
formas
útiles
como, por ejemplo, en electricidad
MVII: 7.1 Radiación Solar
7.1 Radiación SolarMVII: Solar 6
Ejercicio 7.1 – a
1.
Realmente, parece más que absurdo no aprovechar esa cantidad de energía
que se nos regala cada día. ¿Cuál crees que son las principales razones para
que la energía solar no sea la principal fuente de energía en el mundo?
MVII: 7.1 Radiación Solar
7.1 Radiación SolarMVII: Solar 7
La
realidad
es
que
existen
algunos
problemas
que
debemos
afrontar
y
superar.
Aparte
de
las
dificultades que una política energética solar avanzada conllevaría por sí
misma, hay que tener
en
cuenta
que
esta
energía
está
sometida
a
continuas
fluctuaciones
y
a
variaciones
más
o
menos bruscas. Así, por ejemplo, la radiación solar es menor en invierno, precisamente cuando
más
la
necesitamos.
Es
decir,
aparece
de
nuevo
nuestro
ya
conocido
problema
de
la
gestionabilidad.
Gestionabilidad
MVII: 7.1 Radiación Solar
7.1 Radiación SolarMVII: Solar 8
La energía solar es igual de gratis que las demás fuentes de energía. Todas se encuentran allí
esperando a que las tomemos, pero al cogerlas cuestan dinero, y en especial coger la energía
solar cuesta más que las demás.
Coste
Existen
distintas
formas
de
obtener
energía
del
sol…
desde
calentar
unas
piedras
al
sol
y
meterlas en un cubo de agua para calentar esta agua a los sofisticados paneles que hoy hay en
el mercado. En este módulo estudiaremos más adelante algunos de estos sistemas como son
las tecnologías termosolares y las fotovoltaicas.
Pues
bien,
en
cualquiera
de
esos
sistemas
nos
vamos
a
topar
con
el
mayor
problema
que
tenemos hoy en día para lograr convertir la energía del sol en energía eléctrica que no es otro
que la baja eficiencia.
Eficiencia
MVII: 7.1 Radiación Solar
7.1 Radiación SolarMVII: Solar 9
A mediodía, en los trópicos, la intensidad puede acercarse a 1 kW /m2 de superficie expuesta.
Incluso el mejor de los muchos dispositivos que estudiaremos más adelante para la conversión
de la energía solar en formas más convenientes, no nos daría más de
unos
250
W/m2
aun
en
estas condiciones ideales. La energía diaria sería tan sólo de 1 a 3 kWh/m2. Evidentemente, el
tamaño
de
los
colectores
por
sí
sólo
haría
antieconómico
abastecer
por
este
procedimiento
otra cosa que no fuese una demanda de energía local y pequeña.
Obviamente se están haciendo avances en este sentido y los paneles de últimas generaciones o
generaciones venideras irán solventando en parte este problema. Pero a día de hoy, para una
pequeña ciudad de 100.000 habitantes casi necesitaríamos 4Km2 de superficie de paneles que
es cerca de la mitad del total de lo que ocupa
la ciudad para
poder
abastecer
las
necesidades
de la misma si hacemos una cuenta rápida de necesidades.
MVII: 7.1 Radiación Solar
7.1 Radiación SolarMVII: Solar 10
Ejercicio 7.1 – b
1.
Ante todos estos problemas, ¿cómo reaccionó
el ser humano en el pasado?
Antes de comenzar a instalar paneles algo más eficientes, ¿cómo y para qué
se usaba la energía de sol?
MVII: 7.1 Radiación Solar
7.1 Radiación SolarMVII: Solar 11
Probablemente
hayas
llegado
a
varias
conclusiones
con
la
reflexión
del
ejercicio
anterior.
Cuando
se
comenzó
a
usar
la
energía
del
sol,
no
se
planteaba
abastecer
a
una
población
ni
suplir los huecos que otras tecnologías podrían dejar.
Hay
cantidad
de
pequeñas
labores,
en
la
actualidad
realizadas
a
mano
o
utilizando
trabajo
animal
o
que
no
se
realizan
en
absoluto,
cuya
demanda
energética
estaría
dentro
de
las
posibilidades
de
los
sistemas
solares
con
superficies
de
colector
desde
unos
cuantos
metros
cuadrados hasta unos cuantos cientos de metros.
Adicionalmente
hay
otros
procesos
en
los
que
la
generación
eléctrica
utilizando
la
luz
del
sol
pueden
trabajar
como
sistema
auxiliar.
La
mayoría
de
sistemas
de
calefacción
para
viviendas
que
funcionan
con
energía
solar
suelen
llevar
un
sistema
auxiliar,
ya
que
sería
antieconómico
diseñar
un
sistema
de
calefacción
solar
de
forma
que
pudiese
satisfacer
la
demanda
en
el
día
más
nublado
y
frío
del
año,
ya
que
para
el
resto
del
tiempo
resultaría
una
instalación
sobredimensionada.Evidentemente
hay
una
relación
en
este
caso,
entre
la
variabilidad
de
la
radiación
solar,
la
variabilidad
de
la
demanda
de
calefacción,
la
capacidad
del
sistema
auxiliar
y
la
capacidad
de
almacenamiento
que
hay
que
habilitar.
El
equilibrio
que
hay
que
establecer
entre
estos
factores depende fundamentalmente de razones económicas.
MVII: 7.1 Radiación Solar
7.1 Radiación SolarMVII: Solar 12
Pero la pregunta más importante que tenemos que plantearnos es…
¿Qué
podemos hacer con la energía que procede del sol?
La respuesta es clara y sencilla, recoger la radiación solar adecuadamente y generar…
Electricidad Calor
… por medio de células fotovoltaicas … a través de colectores térmicos
MVII: 7.1 Radiación Solar
7.1 Radiación SolarMVII: Solar 13
El
calor
recogido
en
los
colectores
puede
destinarse
a
satisfacer
numerosas
necesidades.
Por
ejemplo, se puede obtener agua caliente para consumo doméstico o industrial, o bien para dar
calefacción
a
nuestros
hogares,
hoteles,
colegios,
fábricas,
etc.
Incluso
podemos
climatizar
las
piscinas y permitir el baño durante gran parte del año.
Calor
También,
y
aunque
pueda
parecer
extraño,
otra
de
las
más
prometedoras
aplicaciones
del
calor
solar
será
la
refrigeración
durante
las
épocas
cálidas
.precisamente
cuando
más
soleamiento
hay.
En
efecto,
para
obtener
frío
hace falta disponer de un «foco cálido», el cual
puede
perfectamente
tener
su
origen
en
unos
colectores
solares
instalados
en
el
tejado
o
azotea.
En
los
países
árabes
ya
funcionan
acondicionadores
de
aire
que
utilizan
eficazmente la energía solar.
MVII: 7.1 Radiación Solar
7.1 Radiación SolarMVII: Solar 14
Las
aplicaciones
agrícolas
son
muy
amplias.
Con
invernaderos
solares
pueden
obtenerse
mayores
y
más
tempranas cosechas;
los
secaderos
agrícolas
consumen
mucha
menos
energía
si
se
combinan
con
un
sistema
solar,
y,
por
citar
otro
ejemplo,
pueden
funcionar
plantas
de
purificación o desalinización de aguas sin consumir ningún tipo de combustible.
Las «células solares», dispuestas en paneles solares ya veremos si termosolares o fotovoltaicos,
ya producían electricidad en los primeros satélites espaciales. Actualmente se perfilan como la
solución
definitiva
al
problema
de
la
electrificación
rural,
con
clara
ventaja
sobre
otras
alternativas, pues, al carecer los paneles de partes móviles, resultan ciertamente inalterables al
paso
del
tiempo,
no
contaminan
ni
producen
ningún
ruido
en
absoluto,
no
consumen
combustible
y
necesitan
escaso
mantenimiento.
Además,
y
aunque
con
menos
rendimiento,
funcionan también en días nublados, puesto que captan la luz que se filtra a través de las nubes
A
lo
largo
del
este
módulo
revisaremos
algunos
delas
posibilidades
que
hemos
mencionado
y
veremos las posibilidades reales que tienen y si son alcanzables
usando una tecnología u otra.
Pero
antes
de
todo
eso,
repasemos
algunos
conceptos
básicos
de
la
energía
solar
y
su
captación.
MVII: 7.1 Radiación Solar
7.1 Radiación SolarMVII: Solar 15
La energía solar presenta dos características que la diferencian de las fuentes energéticas
convencionales que ya hemos visto en módulos anteriores:
Sistemas de Captación
Dispersiónsu
densidad
apenas
alcanza
1
kW/m2,
muy
por
debajo
de
otras
densidades
energéticas,
lo
que
hace
necesarias
grandes
superficies
de captación o sistemas de concentración de los rayos solares
Intermitencia Al
igual
que
ya
vimos
en
otras
tecnologías
renovables
la
energía
del
sol no está
disponible siempre que la necesitamos
Además,
estos
sistemas
de
captación
pueden
ser
pasivos
(no
necesitan
de
ningún
dispositivo
para
captar
la
energía)
o
activos
(captan
la
radiación
solar
por
medio
de
un
elemento
de
determinadas características, llamado "colector"; ya sea aprovechando el calor o la luz)
MVII. ENERGÍA SOLAR: INDICE
INDICEMVII: Solar 16
7.1 Radiación Solar
7.2 Energía Solar Térmica
7.4 Energía Solar Fotovoltaica
7.5 Primas a las renovables
7.3 Energía Solar Termoeléctrica
7.6 España, ¿Caso de Éxito?
MVII: 7.2 Solar Térmica
7.2 Solar TérmicaMVII: Solar 17
Ya
lo
hemos
mencionado
un
par
de
veces,
pero
aclaremos
la
definición
en
este
apartado
dedicado exclusivamente a la energía solar térmica…
La energía solar térmica consiste en el aprovechamiento de la energía procedente del Sol para
transferirla
a
un
medio
portador
de
calor,
generalmente
agua
o
aire.
La
tecnología
actual
permite
también
calentar
agua
con
el
calor
solar
hasta
producir
vapor
y
posteriormente
obtener
energía
eléctrica,
pero
esto
lo
veremos
en
el
siguiente
apartado
de
solar
termoeléctrica.
MVII: 7.2 Solar Térmica
7.2 Solar TérmicaMVII: Solar 18
Ejercicio 7.2 – a
1.
Ya hemos mencionado algunas de las aplicaciones de la energía solar en su
conjunto, pero ahora, en particular de la solar térmica…
¿Qué
aplicaciones
crees que puede tener?
MVII: 7.2 Solar Térmica
7.2 Solar TérmicaMVII: Solar 19
Repasemos las aplicaciones a ver si hemos llegado a la misma conclusión…
Producción de Agua Caliente Sanitaria
La
principal
aplicación
de
la
energía
solar
térmica
es
la
producción
de
Agua
Caliente
Sanitaria
(ACS)
para
el
sector
doméstico
y
de
servicios.
El
agua
caliente
sanitaria
se
usa
a
una
temperatura de 45 °C, temperatura a la que se puede llegar fácilmente con captadores solares
planos que pueden alcanzar como temperatura media 80 °C. Se considera que el porcentaje de
cubrimiento
del
ACS
anual
es
aproximadamente
del
60
%;
se
habla
de
este
porcentaje,
y
no
superior, para que en la época de mayor radiación solar no sobre energía. La energía aportada
por
los
captadores
debe
ser
tal
que
en
los
meses
más
favorables
aporte
el
100
%.
El
resto
de
las
necesidades
que
no
aportan
los
captadores
se
obtiene
de
un
sistema
auxiliar,
que
habitualmente suele ser gasóleo, gas o energía eléctrica. Con este porcentaje de cubrimiento
los periodos de amortización son reducidos.
Existen
comunidades
autónomas
en
España
que
ya
obligan
a
la
instalación
de
estos
sistemas
según el código técnico de instalación, así
que entraremos algo más en detalle al ser un sector
que,
aunque
ligado
al
de
construcción,
puede
presentar
oportunidades
laborales
y
de
crecimiento.
MVII: 7.2 Solar Térmica
7.2 Solar TérmicaMVII: Solar 20
Producción de Agua Caliente Sanitaria
Existen dos tipos de sistemas de ACS que repasamos a continuación:
De
circuito
Abierto: donde
el
agua de
consumo
pasa directamente
por
los
colectores
solares.
Este
sistema
reduce
costos
y
es
más
eficiente
(energéticamente
hablando),
pero
presenta
problemas en zonas con temperaturas por debajo del punto de congelación del agua, así
como
en
zonas
con
alta
concentración
de
sales
que
acaban
obstruyendo
los
paneles.
Los
inconvenientes son la dificultad para emplear materiales que no contaminen el agua, el riesgo
de
vaporización
y
congelación,
el
funcionamiento
a
la
presión
de
la
red
con
peligro
en
los
colectores, el no poder emplear anticongelante, el mayor riesgo de corrosión (aire en el agua),
las
posibles
incrustaciones
calcáreas.
También
están
sometidos
más
restricciones
legales.
Según Circuito
MVII: 7.2 Solar Térmica
7.2 Solar TérmicaMVII: Solar 21
Producción de Agua Caliente Sanitaria
Existen dos tipos de sistemas de ACS que repasamos a continuación:
De
circuito
Cerrado:
donde
el
agua
de
consumo
no
pasa
directamente
por
los
colectores
solares.
Este
sistema
es
el
más
común.
Se
utiliza
un
líquido
anticongelante
que
atraviesa
los
tubos
dentro
de
los
colectores
y
se
calienta
por
la
acción
de
la
radiación
solar.
El
líquido
caliente
atraviesa
el
circuito
hidráulico
primario
hasta
llegar
al
acumulador,
en
el
interior
del
cual
se
produce
un
intercambio
de
calor
entre
el
circuito
primario
y
el
secundario,
es
decir,
entre
el
líquido
anticongelante
calentado
en
las
placas
solares
y
el
agua
que
vamos
a
usar
nosotros. En caso de que el agua contenida en el acumulador no alcance la temperatura de uso
deseada,
entra
en
funcionamiento
automáticamente
el
sistema auxiliar ‐
caldera
o
resistencia
eléctrica ‐
que se encarga de generar el calor complementario. Todo el proceso es automático
y vigilado por el sistema de control.
Según Circuito
MVII: 7.2 Solar Térmica
7.2 Solar TérmicaMVII: Solar 22
Producción de Agua Caliente Sanitaria
Los sistemas también pueden clasificarse en función del tipo de circulación del fluido
Circulación natural (Descripción):
Según Circulación
es el caso de un sistema termosifónico En este caso el
depósito
debe
colocarse
en
un
nivel
superior
a
los
colectores
para
permitir
la
convección
por
diferencia
de
temperatura.
Para
facilitar
el
movimiento
del
agua
tiene
que
haber
una
diferencia
suficiente
de
temperatura
entre
el
colector
y
el
acumulador
y
una
altura
entre
el
acumulador
y
los
colectores
mayor
de
30
centímetros.
Para
evitar
el
riesgo
de
temperaturas
elevadas
en
el
depósito
este
se
diseña
con
volúmenes
mayores de 70 l/m2 de colector. La
circulación
natural
reduce
también
un
poco
el
rendimiento del sistema solar
MVII: 7.2 Solar Térmica
7.2 Solar TérmicaMVII: Solar 23
Producción de Agua Caliente Sanitaria
Los sistemas también pueden clasificarse en función del tipo de circulación del fluido
Circulación natural (Pros y Contras):
Los
factores
positivos
de
este
sistema
son
de
carácter
económico
y
de
simplicidad
de
instalación,
porque
los
equipos
termosifónicos
no
consumen
energía
eléctrica,
ya
que
funcionan
sin
bomba.
Esta
característica
ayuda
a
disminuir
el
consumo
energético
de
la
vivienda
y
convierte
a
los
equipos
en
autónomos
que
siguen
funcionando
aunque
el
sistema
eléctrico falle. El hecho de ser autónomo hace muy atractiva su aplicación en aquellos lugares
remotos donde no llega la red eléctrica.
Los factores negativos son de carácter estético y de resistencia del tejado, porque el depósito
tiene que estar encima de los paneles.
Según Circulación
MVII: 7.2 Solar Térmica
7.2 Solar TérmicaMVII: Solar 24
Producción de Agua Caliente Sanitaria
Los sistemas también pueden clasificarse en función del tipo de circulación del fluido
Circulación forzada (Descripción):
Según Circulación
es
el
caso
de
un
sistema
con
electrocirculador
Esta
instalación
evita
los
defectos
propios
de
los
sistemas
de
circulación
natural.
Como
inconvenientes
se
encuentran
las
necesidades
de
energía
eléctrica
y
de
regulación
y
control
de
la
circulación.
Cuando
el
intercambiador
está
a
una
altura
inferior
a
los
colectores,
el
electrocirculador
es
imprescindible.
Hay
que incluir además una válvula antirretorno para evitar
el posible efecto termosifónico nocturno
MVII: 7.2 Solar Térmica
7.2 Solar TérmicaMVII: Solar 25
Producción de Agua Caliente Sanitaria
Los sistemas también pueden clasificarse en función del tipo de circulación del fluido
Circulación forzada (Pros y Contras):
Los factores positivos de este sistema son de carácter estético y de rendimiento del sistema. Es
posible
colocar
el
acumulador
en
el
interior
de
la
vivienda,
y
entonces
el
tejado
no
tiene
que
soportar el peso del acumulador (que puede ser de hasta 300 ‐
500 Kg. ). La circulación forzada
ofrece
un
rendimiento
superior
al
de
un
sistema
de
circulación
natural,
porque
el
fluido
anticongelante circula de manera más rápida que el agua.
Los factores negativos son de carácter económico y de gestión
del
sistema:
la
inversión
inicial
es
más
alta
y
también
el
sistema
utiliza
energía
para
el
funcionamiento
de
la
bomba.
Sin
embargo, este uso de energía va a ser compensado por una mayor producción de agua caliente
en comparación con el sistema precedente.
Según Circulación
MVII: 7.2 Solar Térmica
7.2 Solar TérmicaMVII: Solar 26
Producción de Agua Caliente Sanitaria
Los principales componentes de estos sistemas de producción son:
Colectores o Captadores
Los colectores son la parte más crítica de la instalación ya que tendrán la función de obtener la
radiación
solar.
Los
avances
en
estos
colectores
son
enormes
y
cada
poco
tiempo
existen
modificaciones a los anteriores que aumentan los rendimientos. No entraremos en detalle por
tanto
de
los
tipos
que
existen,
pero
sí
del
concepto
de
funcionamiento
que
no
deja
de
ser
común a todos ellos.
Un panel solar plano se compone de una caja con aislamiento en el fondo y en los costados y
sobre
este
aislamiento
se
monta
la
placa,
una
plancha
metálica
a
la
que
se
encuentran
soldados
los
tubos
por
los
que
circula
el
líquido
a
calentar.
Los
tubos
que
entran
y
salen
del
costado
de
la
placa
permiten
que
se
pueda
conectar
el
sistema
a
la
instalación
de
agua.
La
carcasa, normalmente metálica, es la estructura que rodea el aislamiento posterior y soporta el
vidrio, y debe ser totalmente estanca para evitar pérdidas de calor. La tapa frontal es de vidrio
templado resistente a impactos y a las oscilaciones térmicas o bien de determinados plásticos.
Componentes
MVII: 7.2 Solar Térmica
7.2 Solar TérmicaMVII: Solar 27
Producción de Agua Caliente Sanitaria
Colectores o Captadores
El principio de un panel solar es utilizar la energía solar al permitir el paso de los rayos del sol a
través de esta tapa hasta la placa, donde los rayos de luz (de onda corta) son transformados en
calor.
El
líquido
anticongelante
especial
circula
dentro
de
la
placa
y,
como
se
ha
dicho
anteriormente,
se
convierte
en
el
medio
de
transporte
del
calor
desde
la
placa
hasta
el
depósito.
Los
colectores
solares
de
tubos
de
vacío
incluyen
una
innovación:
se
ha
hecho
el
vacío
en
el
espacio
que
queda
entre
el
cristal
protector
y
la
superficie
absorbente.
Con
este
cambio
se
consigue
eliminar
las
pérdidas
por
convección
interna,
porque
internamente
no
hay
aire
que
pueda
transferirlas,
y
aumentar
así
la
temperatura
de
trabajo
y
el
rendimiento
de
la
instalación.
La
forma
de
estos
captadores
no
es
plana,
sino
cilíndrica,
porque
permite
efectuar
mejor
el
vacío
en
su
interior.
Además,
los
colectores
de
tubos
de
vacío
integran
concentradores
cilíndrico‐parabólicos con los que se consigue mejorar el rendimiento durante las
estaciones en
que los rayos solares no inciden en el ángulo óptimo.
Componentes
MVII: 7.2 Solar Térmica
7.2 Solar TérmicaMVII: Solar 28
Producción de Agua Caliente Sanitaria
Depósito de Agua Caliente
La función del depósito es conservar caliente el agua producida por los paneles solares durante
un
tiempo
limitado,
normalmente
entre
1
y
4
días
en
el
caso
de
sistemas
pequeños.
Un
buen
depósito
debe
tener
una
alta
capacidad
calorífica,
un
volumen
adecuado,
responder
de manera rápida a la demanda, integrarse bien en el edificio, ser accesible
económicamente,
ser seguro, y tener larga duración.
Componentes
Bombas
Estos
elementos
facilitan
el
transporte
del
fluido
caloportador
desde
los
colectores
hasta
el
almacenamiento
y
luego
al
punto
de
consumo.
Son
accionados
por
un
motor
eléctrico
que
suministra
al
fluido
la
energía
necesaria
para
transportarlo
por
el
circuito
a
una
determinada
presión.
MVII: 7.2 Solar Térmica
7.2 Solar TérmicaMVII: Solar 29
Producción de Agua Caliente Sanitaria
Válvulas
Para evitar que el líquido anticongelante circule en la dirección opuesta cuando el sistema está
apagado,
se
monta
una
válvula
de
paso
de
sentido
único
o
una
electro‐válvula.
Esta
válvula
antirretorno
evita
retrocesos
del
fluido
caloportador
desde
el
colector
a
la
bomba
causados
por la convección natural.
Si
se
escoge
una
válvula
de
paso
único,
es
aconsejable
montarla
en
una
parte
horizontal
del
tubo y nunca en el fondo, ya que partículas de suciedad podrían interferir en el funcionamiento
de la válvula.
La experiencia ha demostrado que es recomendable comprar una válvula de buena calidad. La
solución con una válvula electromotriz que se abre en paralelo con el arranque de la bomba, es
más segura que una válvula de paso sin retorno.
Componentes
MVII: 7.2 Solar Térmica
7.2 Solar TérmicaMVII: Solar 30
Producción de Agua Caliente Sanitaria
Líquido Anticongelante
Un
líquido
ideal
para
transportar
el
calor
en
una
instalación
solar
térmica
debería
ser
anticongelante, no hervir, no corroer, ser atóxico, tener una alta capacidad calorífica y un
gran
coeficiente
de
transmisión
de
calor,
no
se
debe
gastar
y
debe
ser
económicamente
accesible. Este líquido ideal "no existe", lo más cerca que se ha llegado a los parámetros ideales
es un porcentaje del 60% de agua y un 40% de glicol (Etilenglicol o Propilenglicol).
Componentes
Aislamiento
El
aislamiento
de
colectores
y
conducciones,
incorporado
por
el
fabricante,
es
necesario
para
reducir
tanto
como
sea
posible
las
pérdidas
de
calor
y
mantener
la
temperatura
del
agua
calentada por el sol. Pero por otro lado, los tubos suelen ponerse muy calientes, especialmente
si
el
sistema
está
parado,
por
lo
que
es
necesario
que
el
aislamiento
de
los
tubos
pueda
soportar temperaturas de hasta 150º
C
MVII: 7.2 Solar Térmica
7.2 Solar TérmicaMVII: Solar 31
Calefacción de baja temperatura
La energía solar térmica puede ser un complemento al sistema de calefacción, sobre todo para
sistemas
que
utilicen
agua
de
aporte
a
menos
de
60
°C.
Para
calefacción
con
aporte
solar,
el
sistema que mejor funciona es el de suelo radiante (circuito de tuberías por el suelo), ya que la
temperatura
del
fluido
que
circula
a
través
de
este
circuito
es
de
unos
45
°C,
fácilmente
alcanzable mediante captadores solares. Otro sistema utilizado es el de fan‐coil o aerotermos.
MVII: 7.2 Solar Térmica
7.2 Solar TérmicaMVII: Solar 32
Calentamiento de agua de piscinas
Otra
de
las
aplicaciones
extendidas
es
la
del
calentamiento
del
agua
de
piscinas.
El
uso
de
colectores
puede
permitir
el
apoyo
energético
en
piscinas
al
exterior
alargando
el
periodo
de
baño,
mientras
que
en
instalaciones
para
uso
de
invierno,
en
las
épocas
de
poca
radiación
solar,
podrán
suministrar
una
parte
pequeña
de
apoyo
a
la
instalación
convencional.
Además
hay que considerar que el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE) prohíbe
el calentamiento de piscinas descubiertas con fuentes de energía convencionales.
MVII: 7.2 Solar Térmica
7.2 Solar TérmicaMVII: Solar 33
Aire acondicionada mediante máquinas de absorción
Uno de los campos de máximo desarrollo
de
las
instalaciones
solares
térmicas que
se
verá
en
un
plazo
breve
de
años
será
la
de
colectores
de
vacío
o
planos
de
alto
rendimiento
que
produzcan ACS, calefacción en invierno y, mediante máquinas de absorción, produzcan frío en
el verano.
La utilización de la energía solar térmica para todos estos sistemas juntos es la mejor forma de
aprovechar
la
instalación,
debido
a
que
el
uso
sólo
para
ACSy
calefacción
produce
algún
excedente
en
verano,
provocando
sobrecalentamientos
en
la
instalación
que
es
necesario
evitar mediante algún sistema de los existentes.
Las
aplicaciones
de
la
energía
solar
térmica
se
extienden
también
al
sector
industrial:
agua
caliente y precalentamiento de agua de proceso, calefacción, aire caliente y refrigeración.
MVII: 7.2 Solar Térmica
7.2 Solar TérmicaMVII: Solar 34
Esquema Básico
Ya
hemos
entrado
en
algo
más
de
detalle
para
entender
algo
mejor
el
sistema
de
ACS,
pero
repasemos el esquema que es común a todos los sistemas y actividades que hemos presentado
MVII: 7.2 Solar Térmica
7.2 Solar TérmicaMVII: Solar 35
Esquema Básico
Revisemos
las
principales partes
del
esquema,
algunas
de
las
cuales
hemos
mencionado
en
el
apartado
de
ACS
pero
que
ahora
trataremos
de
aplicar
a
todas
las
actividades
/
sistemas
que
hemos visto.
Sistema de Captación
El sistema de captación está
formado por captadores solares conectados entre sí. Su misión es
captar la energía solar para transformarla en energía
térmica, aumentando
la
temperatura
de
fluido que circula por la instalación.
El
tipo
de
captador
más
extendido
es
el
captador
solar
plano
que
consigue
aumentos
de
temperatura de 60 °C a un coste reducido. Estos captadores están indicados para la producción
de
agua
caliente
para
diversas
aplicaciones:
Agua
caliente
sanitaria,
calefacción
por
suelo
radiante, etc
MVII: 7.2 Solar Térmica
7.2 Solar TérmicaMVII: Solar 36
Sistema de Captación
El captador plano está
formado por una placa metálica que se calienta con su exposición al Sol
(absorbedor);
esta
placa
es
de
color
negro
de
forma
que
no
refleja
los
rayos
del
Sol.
Normalmente la placa está
colocada en una caja con cubierta de vidrio. Por el interior de
la caja
se hace circular agua a través de un serpentín o un circuito de tubos de forma que el calor se
trasmite
al
fluido.
El
efecto
que
se
produce
es
similar
al
de
un
invernadero,
la
luz
del
Sol
atraviesa la placa de vidrio y calienta la placa ennegrecida. El
vidrio es una “trampa solar”, pues
deja pasar la radiación del Sol (onda corta) pero no deja salir la radiación térmica que emite la
placa ennegrecida (onda larga) y como consecuencia, esta placa se calienta y trasmite el calor
al líquido que circula por los tubos. Para las aplicaciones de calentamiento de agua
de piscinas se
pueden
emplear
los
captadores
no vidriados. Estos están formados simplemente por una gran cantidad de diminutos tubos de
metal
o
de
plástico
dispuestos
en
serpentín
por
los
que
circula
el
agua.
No
necesitan
caja
ni
cubierta
de
cristal,
por
esta
razón
el
aumento
de
temperatura
es
bajo,
en
torno
a
30
°C.
Las
pérdidas de calor son grandes lo que limita su aplicación a otro tipo de instalaciones. Los tubos
flexibles
toleran
bien
el
paso
de
aguas
agresivas,
como
el
agua
de
piscina
clorada,
pero
aguantan
mal
las
tensiones
mecánicas
que
se
producen
al
congelarse
el
agua
y
los
rasguños
superficiales. Son más económicos que los captadores solares planos.
MVII: 7.2 Solar Térmica
7.2 Solar TérmicaMVII: Solar 37
Sistema de Captación
Existen
también
en
el
mercado
los
captadores
solares
de
vacío.
Consisten
en
tubos
de
metal
que
recubren
el
tubo
metálico
que
contiene
el
fluido
de
trabajo
dejando
entre
ambos
una
cámara que actúa como aislante. Tienen
un
rendimiento
muy
elevado,
pero
su
costo
también
es elevado.
Para aplicaciones de media y alta temperatura existen otros elementos de captación, provistos
de sistemas concentradores de la radiación, sistemas de seguimiento de la posición del Sol a lo
largo de día, etc
MVII: 7.2 Solar Térmica
7.2 Solar TérmicaMVII: Solar 38
Sistema de Distribución
En
este
sistema
se
engloban
todos
los
elementos
destinados
a
la
distribución
y
acondicionamiento a consumo: control, tuberías y conducciones, vasos de expansión, bombas,
purgadores, válvulas, etc. También forma parte de este sistema el sistema de apoyo basado en
energías
convencionales
(eléctricos,
caldera
de
gas
o
gasóleo),
necesarios
para
prevenir
las
posibles faltas derivadas de la ausencia de insolación y hacer frente a los picos de demanda
MVII: 7.2 Solar Térmica
7.2 Solar TérmicaMVII: Solar 39
El
sistema
de
apoyo
no
es
un
sistema
como
tal
dentro
del
esquema
básico
de
este
tipo
de
instalaciones
pero
sí
que
tenemos
que
volver
a
comentar
la
idea
que
ya
hemos
presentado
anteriormente
acerca
de
la
no
idoneidad
de
que
estos
sistemas
funcionen
de
manera
autónoma e independiente.
Estas
instalaciones
tienen
un
coste
de
instalación
significativo. En
los
últimos
años,
hemos
visto bajadas importantes en todos los paneles o lanzamientos de
nuevos paneles cuyos costes
de
instalación
son
significativamente
menores,
sin
embargo,
el
coste
inicial
de
la
instalación
sigue
siendo
importante.
Por
ello,
estas
instalaciones
se
diseñan
para
que
alcancen
su
pleno
funcionamiento cuando la captación solar en máxima algo, al menos
en
España,
ocurre
en
los
meses de verano. Esto implica que, como podemos ver en el gráfico de la diapositiva siguiente,
los
otros
meses,
estos
sistemas
alcancen
porcentajes
menores
al
100%
para
cubrir
las
necesidades. Esto hace necesario la instalación de sistemas de apoyo a esta tecnología.
Sistema de Apoyo
MVII: 7.2 Solar Térmica
7.2 Solar TérmicaMVII: Solar 40
Sistema de Apoyo
Necesidad de Sistemas Auxiliares
MVII: 7.2 Solar Térmica
7.2 Solar TérmicaMVII: Solar 41
El
control
inteligente
de
instalaciones
de
energía
solar
térmica
debe
disponer
de
protección
contra sobrecalentamientos, control automático del caudal en los paneles solares e indicación
extensiva de alarmas.
El control diferencial de temperatura que se recomienda utilizar
en sistemas unifamiliares debe
funcionar
automáticamente,
debe
ser
programable
por
el
usuario
y
además
debe
controlar
el
funcionamiento
de
la
caldera
de
apoyo
(eléctrica,
de
gasóleo,
de
gas)
o
sistema
eléctrico
auxiliar
de
tal
manera
que
siempre
sea
la
energía
solar
la
predominante.
Cuando el depósito de agua se encuentra por debajo de los paneles solares y el
sistema no es
autocirculante,
es
necesario
intercalar
una
bomba
de
circulación.
El
termostato
diferencial
tiene
la
misión
de
arrancar
la
bomba
cuando
la
temperatura
en
los
paneles
solares
es
mayor
que en el depósito, y parar la bomba cuando la temperatura en el panel y en el
depósito es la
misma. Para conseguir esto, el termostato diferencial tiene 2 sensores térmicos, uno montado
en la parte superior del último panel solar y el otro montado en la parte inferior del depósito,
cerca del serpentín.
Sistema de Control
MVII: 7.2 Solar Térmica
7.2 Solar TérmicaMVII: Solar 42
Como
mínimo
el
sistema
de
control
debe
incluir
las
siguientes
indicaciones
e
informaciones
accesibles al usuario a través de su pantalla:
•
Temperatura en los paneles solares.•Temperatura en la parte superior del depósito de agua caliente.•Temperatura en la parte inferior del depósito de agua caliente•.Horario de programación diaria y semanal (timer) de actuación del apoyo•Programación de las temperaturas de agua caliente sanitaria y calefacción.•Activación manual o automática de la bomba de circulación.•Alarmas: fallo de sondas de medición en paneles y depósito.•Control automático e indicación de la velocidad de la bomba de circulación•Control automático e indicación de enfriamiento de los paneles solares y del depósito
Así,
el
control
debe
tener
3
sondas
de
medición
de
temperaturas:
una
se
instala
en
el
panel
solar (sonda 1), la otra en la parte superior del depósito de agua caliente (sonda 2), y la última
se
instala
en
la
parte
inferior
del
mismo
depósito
o
entrada
de
agua
fría
(sonda
3).
Sistema de Control
MVII: 7.2 Solar Térmica
7.2 Solar TérmicaMVII: Solar 43
Ejercicio 7.2 – b
1.
Ahora que conoces en detalle la energía solar térmica, ¿se te ocurre alguna
aplicación más que no hayamos estudiado? ¿Qué
opinas de la obligatoriedad
en algunas comunidades de instalarla?
MVII. ENERGÍA SOLAR: INDICE
INDICEMVII: Solar 44
7.1 Radiación Solar
7.2 Energía Solar Térmica
7.4 Energía Solar Fotovoltaica
7.5 Primas a las renovables
7.3 Energía Solar Termoeléctrica
7.6 España, ¿Caso de Éxito?
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
7.3 TermosolarMVII: Solar 45
La
siguiente
tecnología
que
vamos
a
estudiar
es
un
paso
más
a
la
que
solar
térmica
que
ya
conocemos. En
realidad, podríamos
pensar
que
es
una
más
de
las
posibilidades
que
estamos
planteando, pero, por su importancia, la trataremos de manera independiente en un apartado.
La
tecnología
solar
termoeléctrica
consiste
en
la
generación
eléctrica
a
partir
del
calor
generado
por
el
sol.
En
las
diapositivas
siguientes
veremos
el
esquema
básico
de
funcionamiento…
veremos
como
no
es
tan
distinto
al
esquema
que
ya
hemos
visto
de
solar
térmica que recordamos ahora…
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
7.3 TermosolarMVII: Solar 46
Ejercicio 7.3 – a
1.
Sabiendo todavía muy poco de la solar termoeléctrica, ¿se te ocurren las
principales diferencia que encontraremos con la solar térmica? ¿Qué
sistemas
adicionales crees que vamos a encontrar?
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
7.3 TermosolarMVII: Solar 47
Antes de seguir adelante, por favor repasa la información
que vimos en el capítulo dedicado a las centrales térmicas en
el módulo de fuentes convencionales.
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
7.3 TermosolarMVII: Solar 48
Ejercicio 7.3 – b
1.
Ahora que recuerdas el funcionamiento de las centrales térmicas, repasa el
ejercicio anterior…
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
7.3 TermosolarMVII: Solar 49
Pues
sí,
como
ya
habrás
concluido,
podemos
pensar
que
las
centrales
térmicas
de
generación
de electricidad serán una suma de una central térmica tradicional y un sistema solar térmico…
Por
un
lado,
aprovecharemos
el
líquido
caliente
que
salga
de
módulo
térmico
y
utilizaremos
ese calor para generar vapor de agua que podamos turbinar, como en una central térmica, de
manera que generemos electricidad…
Ahora
sí,
en
la
página
siguiente
tienes
el
detalle
del
esquema
simple
de
una
planta
solar
termoeléctrica
que,
por
simplificación,
a
partir
de
ahora
llamaremos
termosolar.
Si
bien
no
distingue entre una solar térmica como las que hemos visto y una de generación eléctrica, es el Nombre común con el que se conoce en el sector eléctrico.
Y
hemos
dicho
esquema
simple
porque
veremos
según
avanzamos
en
el
capítulo
cómo
esta
tecnología se puede complicar introduciendo en el esquemas otros sistemas
adicionales.
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
50
Como
acabamos
de
comentar,
el
concepto
de
la
planta
térmica
solar
es
muy
similar
al
de
cualquier planta térmica convencional. La principal diferencia radica en la forma de conseguir
el
vapor
de
agua
que
se
turbina.
Es
este
caso,
se
usará
un
fluido
(llamado
en
inglés
Heat
Transfer Fluid – HTF) que atravesará
un campo solar y se calentará. El calor de dicho fluido será
el que se aprovechará
para los procesos posteriores en la planta
Principios Básicos
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
51
Estas
plantas,
obviamente,
funcionan
sólo
con
la
luz
del
sol
y
en
los
meses
de
invierno
la
temperatura
del
fluido
(HTF)
disminuye
radicalmente
por
la
noche
por
lo
que
los
arranques
generar
situaciones
de
mucha
ineficiencia.
Así
mismo,
el
paso
de
nubes
que
cubran
momentáneamente la instalación genera también problemas.
Esto
ha
provocado
que
las
regulaciones
de
algunos
países
hayan
permitido
a
las
plantas
termosolares a hibridar esta planta con un generador de gas. El
RD 661 en España que regula
esta hibridación tiene cierta ambigüedad ya que establece que se puede utilizar hasta un 15%
de Gas para el apoyo. La ambigüedad radica en que no está
claro si el 15% es sobre producción
bruta o neta, dependiendo de, por ejemplo, los autoconsumos de la planta.
Principios Básicos
Producción
Renovable
Producción Total
Primada
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
52
Esto puede generar importantes diferencia en el rendimiento de la planta tanto a nivel técnico
como
a
nivel
económico.
El
problema
es
que
aumentar
el
porcentaje
de
Gas
provoca
que
energía generada directamente con Gas Natural tenga una retribución de ~350 €/MWh cuando
un ciclo puede estar cobrando 60 €/MWh.
Parte de este problema ya ha sido tratado en un real decreto, aunque todavía no hay claridad
absoluta en la solución. A lo largo del curso discutiremos acerca de esta y otras modificaciones
regulatorias que afectan a esta tecnología
Principios Básicos
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
7.3 TermosolarMVII: Solar 53
Ejercicio 7.3 – c
1.
¿Qué
opinión te merece el uso del gas en las centrales solares? Estás de
acuerdo con su consideración renovable?
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
54
De una forma u otra, este Gas Natural de apoyo tiene su necesidad en estas plantas y se utiliza,
principalmente para:
Principios Básicos
•
Evitar congelaciones del fluido térmico (antifreezing)
•
Evitar
solidificación
del
sistema
de
almacenamiento
de
sales
(si
aplica).
•
Mantenimiento
de
la
temperatura
del
fluido
térmico
en
caso
de
bajada de radiación (paso de nubes)
•
Facilitar y /o acelerar el arranque de la planta.
En la siguiente diapositiva podemos ver el esquema de la planta incluyen la caldera de gas
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
55
Esquema básico incluyendo la caldera de gas.
Esquema Básico
304ºC
391ºC
~
Condensador
TurbinaVapor
Generador de Vapor
CampoSolar
Tanque Expansión
Caldera Gas
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
56
Las principales partes de una planta termosolar son las siguientes:
Componentes
Campo Solar
Sistema HTF
Ciclo Agua Vapor
Turbina de Vapor
BOP
Sistemas Eléctricos
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
57
Componentes
Campo Solar
Es
el
formado
por
los
espejos
encargados de captar la luz solar y
reflejarla
hacía
un
punto
por
donde
circula
el
aceite
térmico
a
calentar.
Sistema HTF
La
función
principal
del
sistema
HTF
es
transportar
el
calor
captado
por
los
concentradores
hasta el ciclo agua‐vapor, para que este pueda generar vapor con el que accionar la turbina. La
razón
fundamental
por
la
que
se
elige
el
aceite
térmico
es
porque
tiene
que
circular
por
el
campo
solar,
si
fuera
agua,
a
esa
temperatura
tendría
que
tener
una
gran
presión,
lo
que
encarece
todo
el
sistema,
ya
que
se
deben
emplear
tuberías
más
resistentes
y
bombas
más
potentes.
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
58
Componentes
Ciclo Agua Vapor
La principal función del ciclo agua‐vapor es transportar vapor desde el tren generador hasta
la turbina de vapor, y retornar hasta la caldera el agua condensada.
Se
utiliza
vapor
como
fluido
calor‐portador
principalmente
porque
es
un
fluido
barato
y
accesible en casi cualquier parte, es posible ajustar con gran precisión su temperatura, por la
relación
existente
entre
presión
y
temperatura,
controlando
ésta
a
través
de
válvulas
reguladoras,
es
capaz
de
transportar
grandes
cantidades
de
energía
con
poca
masa
y
es
capaz
de
realizar
ese
transporte
a
cierta
distancia,
entre
los
puntos
de
generación
y
consumo.
Los principales inconvenientes de usar vapor de agua son, sus altas presiones, necesita de un
tratamiento
muy
estricto
para
que
no
sea
corrosivo
ni
produzca
incrustaciones
y
es
necesario un gran volumen
Este componente es similar a los ciclos agua vapor de las plantas convencionales.
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
59
Componentes
Turbina de Vapor
La
turbina
de
vapor
es
un
equipo
sencillo,
y
como
máquina
industrial,
es
una
máquina
madura, bien conocida y muy experimentada. Se conoce casi todo de ella. Más del 70 % de
la energía eléctrica generada en el mundo se produce diariamente con turbinas de vapor.
BOP
El BOP (balance of plant) está
compuesto por todos aquellos sistemas auxiliares que forman
parte
de
una
central
termosolar,
que
son
imprescindibles
para
el
correcto
funcionamiento,
pero que no forman parte del tren de potencia, la caldera, el ciclo agua vapor y los sistemas
eléctricos.
Por
tanto,
el
BOP
está
compuesto
por
toda
una
serie
de
sistemas
muy
heterogéneos, que asisten a los sistemas principales.
Sistemas Eléctricos
Los
sistemas
eléctricos
de
las
centrales
termosolares
son
iguales
al
resto
de
centrales,
un
generador acoplado a la turbina, y un transformador para adecuar
la tensión del generador
a la tensión de red.
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
60
Podemos
observar
aquí
los
rendimientos
tipos
de
estas
plantas
(50MWs
en
España)
funcionando a plena carga. En ese caso, la planta alcanzará
un 25%.
Rendimientos
Datos de diseño del campo solar:
•
21‐junio, 12:00•
DNI 750 W/m2•
Angulo incidencia=15º•
Superficie de colectores: 287.760 m2•
Factor de limpieza espejos: 97%•
Eficiencia óptica colectores: 75%
50 MWe128 MWt207 MWt
40 %60 %
24 %
304ºC
391ºC
~
Condensador
TurbinaVapor
Generador de Vapor
CampoSolar
Tanque Expansión
Caldera Gas
Obviamente,
el
promedio
del
año será
mucho más bajo (~17%)
ya
que
estas
plantas
sufren
continuas
paradas
y
arranques,
que son ineficientes.
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
61
Ya hemos enumerado en otros módulos ventajas y desventajas de la eólica. En este caso, habrá
muchas cosas comunes, sobre todo en lo que
a
ventajas
se
refiere
ya
que
el
aspecto
de
la
no
emisión de los gases de efecto invernadero es un hecho, así
como la independencia energética
y
otros
aspectos
que
ya
hemos
estudiado.
Sin
embargo,
no
podemos
obviar
alguna
particularidad que esta tecnología tiene…
Ventajas y Desventajas
Consumo de AguaEstas plantas requieren un muy significativo consumo de agua para
su
funcionamiento.
SI
bien
HTF
es
un
aceite
especial,
toda
la
pérdida de vapor y sistemas de refrigeración requieren agua.
Consumo de GasAunque
el
gas
no
es
uno
de
los
combustibles
más
contaminantes
en términos de emisiones, es cierto que un porcentaje importante
de la producción es generada con gas.
Estos dos aspectos, unido al hecho de la vasta extensión de terreno que necesita, hacen de la
Termosolar una tecnología con ciertos detractores en el ámbito de las renovables.
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
62
Otro
aspecto
crítico,
que
ya
no
es
diferencial
de
la
termosolar
es
el
asunto
de
la
gestionabilidad, propio de las renovables. En este sentido, esta
tecnología necesita la radiación
directa del sol que permita que los colectores capten la energía y puedan calentar el HTF.
Sí
es
cierto
que
el
sol
es
ligeramente
más
fácil
de
predecir
que
el
viento,
pero
el
paso
de
una
nube de tamaño importante puede hacer que una planta pase de producir su máximo en torno
a
los
50MWh
a
casi
cero
en
cuestión
de
segundos.
Una
vez
más,
la
gestionabilidad
es
un
aspecto realmente problemático para las renovables.
En el caso de las termosolares, este aspecto se puede salvar ligeramente con la hibridación con
gas, aunque lo cierto es que sería muy ineficiente arrancar el módulo de gas sólo por el paso de
una nube.
Por
último,
si
bien
es
más
predecible
que
la
eólica
porque
sabemos
cuándo
puede
haber
sol,
las
horas
en
el
día
son
muy
limitadas
y
eso
hace
que
sepamos
que
sólo
puede
funcionar
durante algunas horas del día que, en invierno, son escasas. Para salvar este escollo las plantas
termosolares presentan una posibilidad que es alcanzar ciertas horas de almacenamiento.
Ventajas y Desventajas
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
63
Existe una posibilidad de sobredimensionar el campo solar de manera que en los momento de
alta radiación solar la planta tenga un exceso de capacidad. En esos momentos
se
puede
usar
esa energía “sobrante”
para calentar unas sales en una instalación aneja a la planta.
Estas
sales
alcanzan
temperaturas
muy
altas
y
posteriormente,
en
las
horas
en
las
que
el
sol
comienza
a
ponerse
se
usa
el
calor
acumulado
en
las
mismas
para
seguir
continuando
con
el
funcionamiento
de
la
planta. Así
alargamos
las
horas
del
día
en
que
estas
plantas
pueden
funcionar.
Sistemas de Almacenamiento
Sistema de
Almacenamiento
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
64
El
objetivo
de
los
sistemas
de
almacenamiento
que
acabamos
de
explicar
es
conseguir
la
gestionabilidad
de
la
plantas.
En
un
escenario
de
máxima
hibridación
de
gas,
podríamos
obtener
una
producción
fija
que
aportar
a
la
red,
acabando
así
con
los
problemas
de
gestionabilidad de las renovables.
Principios Básicos
A almacenamiento
Generación SolarGas De almacenamiento
Vemos
en
la
figura
como
las
horas
nocturnas estaría cubiertas con gas, las de
sol
con
generación
solar
y
las
primeras
horas
de
la
noche
con
la
energía
procedente del almacenamiento.
La realidad es que la hibridación necesaria
para
esto
es
enorme
y
los
sistemas
de
almacenamiento
todavía
no
son
lo
eficientes y seguros que se desearía.
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
65
Otra característica importante de estas plantas es
el
uso
de
los
llamados
seguidores.
El
concepto
está
basado
en
seguir
al
sol
en
su
movimiento
alrededor
de
la
sierra
con
el
fin
de
maximizar
la
radiación directa recibida en los módulos solares.
Para
ello,
se
diseñas
distintos
esquemas
de
soporte basados
en
uno
o
varios
ejes en
los
que
se
asientan
los
módulos
solares.
Más
adelante
revisaremos
las
distintas
tecnologías
solares
termoeléctricas
o
termosolares
existentes
y
veremos como en algunas de ellas los sistemas de
seguimiento
son
más
o
menos
sencillos
de
instalar.
Principios Básicos
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
66
Central Termosolar con cilindro parabólico
Principios Básicos
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
67
Existen hoy en día 4 tipos de tecnologías dentro de la solar termoeléctrica:
Principios Básicos
Receptores Frenel Disco Stirling
Cilindros Parabólicos Receptor en Torre
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
68
De todas las tecnologías presentadas la más desarrollada en el mundo, con más del 90% de la
potencia total instalada es la de Cilindro parabólico ya que es la más madura tecnológicamente
hablando, con unos costes “razonables”, comparando con el resto de termosolares.
Principios Básicos
Coste
Madurez
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
69
Revisemos con algo más de detalle la tecnología de cilindros parabólicos
Tecnología de cilindros parabólicos
Radiación Solar Directa
Espejos Reflectores
Tubo con HTF
Estructura base
Sistemas de Seguimiento
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
70
El
fluido
de
transferencia
de
calor
(HTF)
circula
por
los
tubos
y
se
calienta
por
efecto
de
la
radiación
que
los
espejos
parabólicos
concentran
en
el
haz
por
donde
pasa
el
tubo.
Posteriormente,
el
calor
contenido
en
este
HTF
se
utiliza
para
calentar
agua
y
generar
vapor
como en una térmica convencional.
Actualmente
el
HFT
utilizado
es
un
aceite
con
ciertas
limitaciones
medioambientales
pero
se
trabaja para modificarlo por otros fluidos.
A continuación repasaremos los componentes más importantes de esta tecnología
Tecnología de cilindros parabólicos
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
71
Tecnología de cilindros parabólicos
Cimentación
Soporta los colectores y los fija al suelo de forma que el conjunto estructural soporte las cargas
para
las
que
esta
diseñado,
suelen
ser
de
hormigón
armado.
Se
realizan
en
función
de
las
dimensiones
de
los
colectores
y
de
las
características
estructuras,
que
están
en
función
del
peso, cargas de viento y tipo de terreno.
Estructura
Su función es la de dar rigidez al conjunto de elementos que lo
componen, suelen ser metálicas, aunque actualmente se están
investigando otros materiales como la fibra de vidrio, plásticos
e
incluso
madera.
Es
importante
que
la
estructura
sea
de
calidad
ya
que
cualquier
deformación
de
esta
a
lo
largo
de
su
vida
afectará
a
la
concentración
de
la
luz
y
con
ello
a
la
producción de energía.
Componentes
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
72
Tecnología de cilindros parabólicos ComponentesReflector Cilindro Parabólico
Es
la
parte
concentradora
del
colector
y
su
trabajo
consiste
en
reflejar
la
radiación
solar
que
incide
sobre
él
y
proyectarla
de
forma
concentrada
sobre
el
tubo
absorbente.
Los
reflectores
utilizados
son
espejos
hechos
de
plata
o
aluminio
aplicados
sobre
chapa,
plástico
o
cristal.
Los
espejos
al
estar
al
aire
libre
se
tienden
a
ensuciar
por
lo
que
deben
ser
limpiados
para
que
no
disminuya
el
rendimiento,
el
principal
problema
para
su
limpieza
son
los
delicados
tubos central.
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
73
Tecnología de cilindros parabólicos
Tubo Absorbente
Es
el
encargado
de
convertir
la
luz
solar
concentrada
en
energía
térmica
en
el
fluido
caloportador,
consiste
principalmente
en
dos
tubos
uno
interior
de
metal,
recubierto
de
una
capa
especial
de
pintura
negra
a
base
de
materiales
de
gran
absorción
superior
al
90
%
y
baja
emisividad
a
altas
temperaturas,
y
otro
tubo
transparente
de
vidrio
de
alta
transmitancia
en
el
intervalo
solar.
Para
unir
los
dos
tubos
se
deben
usar
juntas
especiales
capaces
de
soportar
las
dilataciones.
Además
dentro
de
los
tubos
se
introducen
unos
Getters,
encargados
de
absorber
las
moléculas
de
las
sustancias
que
puedan
penetrar entre el tubo metálico y el de vidrio, para
mantener el vacío.
Componentes
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
74
Tecnología de cilindros parabólicos
Transmisión
Es
el
mecánico
de
seguimiento
solar
que
se
encarga
de
cambiar
la
posición
del
colector
conforme
el
Sol
se
va
moviendo,
puede
ser
eléctrico,
motor‐reductor,
o
hidráulico,
el
más
habitual. Normalmente para abaratar coste un solo mecanismo se debe encarga de mover 6
colectores en serie.
Componentes
Sistema de seguimiento del Sol
Es el encargado de ajustar la posición del colector de
tal
manera
que
el
rendimiento
sea
máximo,
para
la
orientación
se
utilizan
fotocélulas separadas por una
banda de
sombra, que
en
caso
de
desenfoque,
produce
un
tensión
que
hace
que
motor
gire
o
los
pistones se muevan en la dirección deseada. Además de permitir
el
máximo
aprovechamiento
de
la
energía
solar,
el
sistema
de
seguimiento
sirve
para
desenfocar
el
espejo
cuando
la
energía
captada es excesiva, otra de sus funciones es
colocar
los
espejos
en posición de limpieza o de mantenimiento.
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
75
Tecnología de cilindros parabólicos
Transmisión
Es
el
mecánico
de
seguimiento
solar
que
se
encarga
de
cambiar
la
posición
del
colector
conforme
el
Sol
se
va
moviendo,
puede
ser
eléctrico,
motor‐reductor,
o
hidráulico,
el
más
habitual. Normalmente para abaratar coste un solo mecanismo se debe encarga de mover 6
colectores en serie.
Componentes
Conexión entre colectores
Los colectores se unen en serie formando filas y estos a su vez se unen paralelo. Estas piezas
permiten
al
fluido
circular
entre
los
módulos,
partes
móviles,
y
las
tuberías
de
circulación,
partes fijas, etc. Pueden ser de dos tipos o bien juntas rotativas o tuberías flexibles
Una vez conocidos los principales componentes mostramos a continuación un esquema algo
más detallado
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
76
Breve
Esquema
de
una
planta
sin
almacenamiento
Principios Básicos
SOLAR FIELD
SUPERHEATER
PREHEATER
EVAPORATOR
STEAM TURBINE
REHEATER
AUXILIARY OIL HEATER
T = 391ºC
T = 304ºC
p = 100 barT = 374ºC
SOLAR FIELD
SUPERHEATER
PREHEATER
EVAPORATOR
STEAM TURBINE
REHEATER
AUXILIARY OIL HEATER
SOLAR FIELD
SUPERHEATER
PREHEATER
EVAPORATOR
STEAM TURBINE
REHEATER
AUXILIARY OIL HEATER
T = 391ºC
T = 304ºC
p = 100 barT = 374ºC
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
77
Obviamente,
es
necesario
un
importante
recurso
solar
con
radicación
directa
para
que
la
instalación
de
estas
plantas
sea
eficiente.
Es
por
ello
por
lo
que
han
sido
países
con
este
recurso los que han apostado en cierto modo por esta tecnología.
Lo
primero
que
nos
puede
venir
a
la
cabeza
es
que
las
zonas
desérticas
pueden
ser
muy
atractivas, pero no podemos olvidar que los espejos pierden mucha eficiencia
en
el
momento
en el que haya polvo o residuos en el ambiente o posados sobre los mismos. La gran cantidad
de
arena
que
existe
en
estas
zonas
complejiza
en
gran
manera
la
operación
y
mantenimiento
de esta plantas por lo que no ha habido un crecimiento significativo.
Es importante recordar también que la planta necesita radiación directa, no calor. De hecho, el
punto
es
España
donde
posiblemente
se
alcancen
mejores
radiaciones
con
mejores
condiciones
ambientales
sea
Sierra
Nevada
en
Granada.
Sí
es
cierto
que
en
zonas
de
mucho
frío el flujo térmico se enfría demasiado por la noche y los arranques pueden ser ineficientes.
Situación de Mercado
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
78
Veamos el mapa de radiación solar para hacernos una idea.
Situación de Mercado
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
79
Hemos visto por tanto que hay bastantes zonas en el mundo con un
recurso solar importante,
pero hasta ahora sólo España y Estados Unidos han decidido instalar esta tecnología.
Situación de Mercado
Veamos algo más en detalle el caso de España en la siguiente página
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
80
Situación de Mercado
Observamos
como
existen
muchas
plantas
operativas
y
otras
tantas
en
construcción
en
España
(probablemente
la
gran
mayoría
de
las
plantas
en
construcción
estarán
operativas
a
finales
de
Diciembre de 2012)
En
este
caso,
el
dominio
del
mercado
termosolar
en
España
no
es
de
las
eléctricas,
como
en
el
caso
de
la
eólica
si
no
de
las
grandes
constructoras.
Los
principales
promotores
son
ACS,
Acciona y la ingeniería Abengoa.
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
81
La
cuestión
que
nos
planteamos
entonces
es…
si
existe
tanto
recurso
solar
disponible
en
el
mundo, ¿cuál es la razón para que esta tecnología no despegue de manera definitiva?
La respuesta es muy sencilla y muy clara. La Termosolar es hoy en día la más cara de todas las
renovables
y,
añadido
a
este
aspecto
encontramos
las
polémicas
medioambientales
que
arrastra y la necesidad de apoyo de un combustible fósil que también limita la característica de
independencia energética que aportan las renovables.
El coste medio de instalación de esta tecnología roza los 4M€/MW que se ve incrementado si
además
se
incluyen
sistemas
de
almacenamiento
de
sales.
Sus
costes
operativos,
dado
que
cuenta con insumos de agua y gas son también más altos que las del el resto y, por último, su
vida útil se estima en aproximadamente los mismos 25 años que la eólica o la fotovoltaica que
veremos a continuación.
Podemos
hacer
números
rápidos…
más
inversión,
más
costes
operativos,
misma
vida
útil…
la
Termosolar necesita sistemas de apoyo muy agresivos para su rentabilidad.
Situación de Mercado
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
82
En
este
sentido,
ha
habido
en
los
últimos
meses
modificaciones
muy
significativas
a
la
retribución que las plantas termosolares tenían. En especial, el decreto ley 3/2013 publicado el
3
de
Febrero.
Al
lo
largo
del
curso
discutiremos
estos
cambios
utilizando
el
ejercicio
que
veremos al final de este módulo, una vez analicemos la tecnología fotovoltaica.
En
la
siguiente
diapositiva
veremos
el
gráfico
de
las
primas
tal
cuál
se
calculaba
antes
de
las
modificaciones regulatorias a las que hemos hecho mención.
Situación de Mercado
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
83
Recuperemos el gráfico que presentamos con el desglose de las primas por tecnologías
Situación de Mercado
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 20.000 40.000 60.000 80.000 100.000
Bonus (€/MWh)
Energy production
(GWh)
Residuos: 110
M€
Minihidro: 240
M€
Eólica: 1.850 M€
Cogeneration: 1.370 M€
Biomass:
160 M€
Trat. Residuos:
250 M€
Termosolar: 210 M€
Solar Photovoltaic:
2.730 M€
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
84
Estos
gráficos
y
modificaciones
no
quieren
decir
que
no
puede
ser
una
tecnología
de
futuro,
pero hoy en día, esta tecnología está
muy lejos de poder competir con otras renovables . Esa es
la
razón
por
la
que
sólo
España,
en
otro
error
de
gestión
y
planificación
ha
permitido
que
se
hayan
instalado
y
se
sigan
instalando
plantas
hasta
el
fin
de
2012
generando
una
presión
enorme sobre el problema del déficit de tarifa.
De
una
forma
un
otra,
la
nueva
legislación
no
permitirá
plantas
más
allá
de
este
año
y,
atendiendo a la eficiencia de estas plantas no parece que puede ser la apuesta fuera de España
o
incluso
dentro
en
aquellas
plantas
renovables
puntuales
que
se
puedan
instalar
de
aquí
a
2020.
Situación de Mercado
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
85
Por
supuesto,
los
comentarios
de
un
futuro
complicado
para
esta
tecnología
se
basan
en
un
mantenimiento de la tecnología tal y como la conocemos hoy. Las empresas de toda la cadena
de
valor
de
este
mercado
tendrán
que
asumir
restos
tecnológicos
y
económicos
para
poder
garantizar la viabilidad futura de estas instalaciones.
Algunos de estos restos pasan por:
Mejora de los procesos de fabricación y de los diseños de componentes
Producción masiva de componentes ®
automatización de los procesos
Nuevos
diseños
de
estructuras
(heliostatos,
colectores
cilindro
parabólicos,
discos
parabólicos,
fresnel,
.)
especialmente
concebidos
para
reducir
la
cantidad
de
mano
de
obra requerida, tanto para la fabricación como para el montaje en campo
Retos
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
86
Reducir los gastos de operación y mantenimiento
Desarrollo
de
nuevos
fluidos
de
trabajo
que
tengan
un
menor
mantenimiento
que
el
aceite térmico usado actualmente en los colectores cilindro parabólicos
Desarrollo
de
componentes
(reflectores,
tubos
receptores
y
elementos
de
unión)
con
menores requerimientos de mantenimiento y menor tasa de roturas y fallos
Reducir
los
gastos
de
mantenimiento
de
los
Motores
Stirling
actuales,
a
partir
de
diseños innovadores y/o el uso de nuevos materiales que soporten condiciones severas
de trabajo (presión, temperatura y fricción)
Retos
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
87
Mejorar el rendimiento global de la planta
Receptores para torre que sean duraderos y eficientes, capaces de trabajar con a altas
temperaturas
y
altos
flujos
de
hasta
1
MW/m2
(nuevos
materiales),
los
cuales
permitirían conseguir mayores eficiencias termodinámicas
Desarrollo
de
receptores
volumétricos
de
matriz
metálica,
para
usar
aire
atmosférico
como fluido de trabajo
Nuevos
fluidos
de
trabajo
que
permitan
conseguir
mayores
temperaturas
en
cilindro
parabólicos
(generación
directa
de
vapor,
gases
comprimidos..)
(Reto:
15%
mayor
eficiencia y 15% menor coste)
Tubos
receptores
(tratamientos
selectivos)
eficientes
y
duraderos
para
trabajar
a
temperaturas del orden de los 500ºC con colectores cilindro parabólicos
Retos
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
88
Desarrollar plantas con potencias unitarias superiores a los 50 Mwe
Aparte
de
resolver
el
actual
impedimento
legal
que
existe
en
algunos
países,
sería
necesario
desarrollar
conceptos
modulares
del
campo
solar
que
minimizaran
las
pérdidas parásitas por bombeo
Aumento del número de horas de operación de las plantas
Mejorar los actuales sistemas de almacenamiento térmico en calor sensible basados en
sales fundidas (componentes con alta durabilidad y fiabilidad)
Desarrollar
nuevos
y
rentables
sistemas
de
almacenamiento
térmico,
tanto
para
calor
sensible como latente (cambio de fase). Nuevos conceptos y nuevos materiales
Retos
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII: 7.3 Solar Termoeléctrica
89
Reducir el consumo de agua de las plantas solares termoeléctricas
Mejorar el rendimiento de los sistemas de refrigeración con aerocondensadores
Implementar sistemas duales de refrigeración
Desarrollar sistemas con aerocondensador que hagan uso de las menores temperaturas
nocturnas mediante el llamado “almacenamiento térmico negativo”
Desarrollo de tratamientos anti‐suciedad para los reflectores
Retos
7.3 TermosolarMVII: Solar
MVII. ENERGÍA SOLAR: INDICE
INDICEMVII: Solar 90
7.1 Radiación Solar
7.2 Energía Solar Térmica
7.4 Energía Solar Fotovoltaica
7.5 Primas a las renovables
7.3 Energía Solar Termoeléctrica
7.6 España, ¿Caso de Éxito?
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
91
Cerraremos
la
parte
de
la
tecnología
de
este
módulo
con
el
estudio
de
la
tecnología
fotovoltaica. Recordamos
que
la
generación
eléctrica
obtenida
como
transformación
de
la
energía que procede del sol se puede conseguir usando el calor del sol, como hemos visto, o la
luz.
La tecnología fotovoltaica usará
la luz solar para la generación eléctrica…
veremos a lo largo de
este capítulo las características
de
los
paneles
fotovoltaicos y
como
han
sufrido
una
enorme
evolución en los últimos años posicionándose como una tecnología de futuro…
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
92
Para
conseguir
el
efecto
mencionado,
la
luz
llega
al
panel
PV
y
se
realiza
un
proceso
que
explicaremos
más
adelante.
Este
panel
o
modulo
está
compuesto
por
numerosas
células
PV
como
las
que
vemos
en
la
imagen
.
Estas
células
están
compuestas
de
algún
material
semiconductor, sobre todo Silicio.
Principios Básicos
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
93
Estos módulo se pueden instalar de forma independiente o unirse en lo denominado un array
para aumentar la potencia instalada.
Principios Básicos
Array Estos
array
generan
electricidad
en
corriente
continua
y,
por
tanto,
tendrá
que
ser
transformada
para
poder
transportarla a la red y evitar pérdidas.
Los
Array
se
conectarán
tanto
en
serie
como
en
paralelo para llegar a formar plantas fotovoltaicas con
una configuración determinada de potencia
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
94
Hay módulos PV instalados en tejados que generan en continua y cuya energía se puede utilizar
directamente, pero el 90% de la potencia total instalada tiene como objetivo verter la energía a
la red como se ve en la figura.
Principios Básicos
Es, por tanto, necesario
pasar
de
DC
a
AC
dentro de la planta
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
95
Repasemos
pues
el
fenómeno
PV
por
el
cual
se
genera
esta
electricidad.
La
energía
solar
se
transforma dentro de un semiconductor ya quela energía de los fotones de la
radiación
solar
libera los átomos de la última capa del semiconductor generando energía eléctrica
Para
que
estos
electrones
liberados
vuelvan
a
recombinarse
con
los
átomos
de
donde
han
salido,
se
crea
un
campo
eléctrico
permanente
dentro
del
semiconductor.
Revisemos
el
proceso en las figuras de esta página y la siguiente.
Principios Básicos
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
96
Repasemos pues el fenómeno PV por el cual se genera esta electricidad.
Principios Básicos
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
97
Entremos en algo más de detalle del efecto fotovoltaico…
Como
sabemos,
el
efecto
fotovoltaico
es
la
base
del
proceso
mediante
el
cual
una
célula
fotovoltaica
convierte
la
luz
solar
en
electricidad.
La
luz
solar
está
compuesta
por
fotones,
o
partículas
energéticas.
Estos
fotones
son
de
diferentes
energías,
correspondientes
a
las
diferentes longitudes de onda del espectro solar. Cuando los fotones inciden sobre una célula
fotovoltaica,
pueden
ser
reflejados
o
absorbidos,
o
pueden
pasar
a
su
través.
Únicamente
los
fotones absorbidos generan electricidad. Cuando un fotón es absorbido, la energía del fotón se
transfiere a un electrón de un átomo de la célula. Con esta nueva energía, el electrón es capaz
de
escapar
de
su
posición
normal
asociada
con
un
átomo
para
formar
parte
de
una
corriente
en un circuito eléctrico.
Efecto Fotovoltaico
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
98
Las
partes
más
importantes
de
la
célula
solar
son
las
capas
de
semiconductores,
ya
que
es
donde
se
crea
la
corriente
de
electrones.
Estos
semiconductores
son
especialmente
tratados
para
formar
dos
capas
diferentemente
dopadas
(tipo
p
y
tipo
n)
para
formar
un
campo
eléctrico, positivo en una parte y negativo en la otra. Cuando la luz solar incide en la célula se
liberan
electrones
que
pueden
ser
atrapados
por
el
campo
eléctrico,
formando
una
corriente
eléctrica. Es por ello que estas células se fabrican a partir de este tipo de materiales, es decir,
materiales
que
actúan
como
aislantes
a
bajas
temperaturas
y
como
conductores
cuando
se
aumenta la energía. Desdichadamente no hay un tipo de material ideal para todos los tipos de
células
y
aplicaciones.
Además
de
los
semiconductores
las
células
solares
están
formadas
por
una
malla
metálica
superior
u
otro
tipo
de
contracto
para
recolectar
los
electrones
del
semiconductor
y
transferirlos
a
la
carga
externa
y
un
contacto
posterior
para
completar
el
circuito eléctrico. También en la parte superior de la célula hay un vidrio u otro tipo de material
encapsulante
transparente
para
sellarla
y
protegerla
de
las
condiciones
ambientales,
y
una
capa antireflexiva para aumentar el número de fotones absorbidos.
Efecto Fotovoltaico
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
99
Repasemos un poco la historia de esta tecnología y el efecto fotovoltaico…
El
término
fotovoltaico
proviene
del
griego
φώς:
phos,
que
significa
“luz”
y
voltaico,
que
proviene
del
campo
de
la
electricidad,
en
honor
al
físico
italiano
Alejandro
Volta.
El
término
fotovoltaico se comenzó
a usar en Inglaterra desde el año 1849.
El efecto fotovoltaico fue reconocido por primera vez en 1839
por
el
físico
francés
Becquerel,
pero
la
primera
célula
solar
no
se
construyó
hasta
1883.
Su
autor
fue
Charles
Fritts,
quien
recubrió
una
muestra
de
selenio
semiconductor
con
un
pan
de
oro
para
formar
el
empalme.
Este primitivo dispositivo presentaba una eficiencia de sólo un 1%. Russell Oh patentó
la célula
solar moderna en el año 1946, aunque Sven Ason Berglund había patentado, con anterioridad,
un método que trataba de incrementar la capacidad de las células fotosensibles.
La
era
moderna
de
la
tecnología
de
potencia
solar
no
llegó
hasta
el
año
1954
cuando
los
Laboratorios
Bell,
descubrieron,
de
manera
accidental,
que
los
semiconductores
de
silicio
dopado con ciertas impurezas, eran muy sensibles a la luz.
Historia
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
100
Estos
avances
contribuyeron
a
la
fabricación
de
la
primera
célula
solar
comercial
con
una
conversión
de
la
energía
solar
de,
aproximadamente,
el
6%.
La
URSS
lanzó
su
primer
satélite
espacial
en
el
año
1957,
y
los
EEUU
un
año
después.
En
el
diseño
de
éste
se
usaron
células
solares creadas por Peter Iles en un esfuerzo encabezado por la compañía Hoffman Electronics.
La
primera
nave
espacial
que
usó
paneles
solares
fue
el
satélite
norteamericano
Vanguard
1,
lanzado en marzo de 1958.
Este hito generó
un gran interés en la producción y lanzamiento de
satélites
geoestacionarios
para
el
desarrollo
de
las
comunicaciones,
en
los
que
la
energía
provendría de un dispositivo de captación de la luz solar. Fue un desarrollo crucial que estimuló
la investigación por parte de algunos gobiernos y que impulsó
la mejora de los paneles solares.
Historia
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
101
Hasta
ahora,
hemos
visto
y
entendido
el
concepto
del
fenómeno
fotovoltaico
para
lo
cual
necesitamos
una
oblea
de
silicio
(principalmente)
y
un
poco
de
sol.
Pero
la
configuración
de
dicha
oblea
o
las
configuraciones
de
las
células
pueden
tener
un
impacto
directo
en
la
eficiencia de esta tecnología.
Si bien la PV puede considerarse en un grado medio de madurez, queda todavía mucho camino
por
recorrer
en
términos
de
investigación
tecnológica.
Tanto
es
así
que
hoy
ya
se
están
instalando en el mundo módulos de segunda generación (tecnología de lámina fina) llegando a
cubrir el 10% del total instalado. Cierto es que estos módulos tienen una eficiencia menor que
los
primeros
diseñados
de
silicio
cristalinos,
pero
su
coste
es
significativamente
más
bajo,
lo
cuál ha permitido su instalación.
También existen en estado precomercial sistemas que alcanzan eficiencias de casi el doble que
las actuales. Esto, unido a la bajada de costes que analizaremos
más adelanta coloca a la solar
fotovoltaica
en
una
excelente
posición
para
afrontar
el
futuro.
Revisemos
en
la
siguiente
transparencia el estado de la tecnología.
Principios Básicos: Tipos de Módulos
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
102
Principios Básicos: Tipos de Módulos
Clasificación de módulos PV
1ª
GeneraciónSILICIO CRISTALINO
2ª
GeneraciónLÁMINA DELGADA
3ª
GeneraciónTecnologías emergentes
MONOCRISTALINO POLICRISTALINO
Eficiencias: 14 ‐20%90% potencia instalada mundial
Eficiencias: 7 ‐12%10% potencia instalada mundial
Células de 3ª
generación
Fotovoltaica de
Concentración
Eficiencias < 10%
Eficiencias: 25 ‐30%Estado pre‐comercial
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
103
Situación de Mercado
Hasta
el
momento
hemos
tratado,
sobre
todo
a
las
renovables
como
fuentes
de
generación
eléctrica
que
se
vierte
a
la
red.
En
el
caso
de
la
PV
existe
un
mercado
muy
importante
destinado a la instalación de módulos en los tejados para autoconsumos o para su vertido a la
red de distribución, que no de transporte.
Este
mercado
se
basa
en
los
mismos
principios básicos
y
en
la
misma
tecnología,
sólo
que
el
tamaño
de
las
instalaciones
es
algo
menor.
La
lámina
fina
ha
tenido
mucho
éxito
en
estos
paneles por su facilidad de instalación.
Como ya hemos visto algunos gobiernos (por ejemplo el de la comunidad de Madrid) obliga a
todas
las
nuevas
instalaciones
a
contar
con
tecnología
solar
para
usarla
como
fuente
de
calentamiento
de
agua.
Este
tipo
de
acciones
puede
repetirse
en
otros
lugares
provocando
aumentos significativos en la potencia instaladas.
De
todos
modos,
la
configuración
de
las
viviendas
en
España,
con
pisos
altos
en
lugar
de
las
unifamiliares, más habituales en el resto de Europa limitan este mercado en nuestro país.
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
104
Al igual que en el caso anterior de la termosolar, necesitaremos
revisar
dónde
está
el
recurso
solar
de
cara
a
tomar
decisiones
de
inversión
en
lo
referente
a
la
tecnología
fotovoltaica.
Repasaremos,
por
tanto
el
mapa
del
recurso
solar
en
la
página
siguiente
donde
podemos
ver
los emplazamientos, a priori, más atractivos.
Sin
embargo,
al
igual
que
en
el
caso
anterior,
no
podemos
olvidar
que
hay
otros
muchos
factores que van a favorecer o penalizar la instalación de estas tecnologías.
Situación de Mercado
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
105
Situación de Mercado
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
106
Hasta
el
año
2000
se
habían
realizado
en
el
mundo
diversos
experimentos
para
analizar
la
evolución
de
esta
tecnología,
pero
siempre
sobre
la
base
de
un
proyecto
de
investigación
y
desarrollo.
Los
primeros
años
de
la
década
de
los
2.000
el
ritmo
comienza
a
aumentar,
pero
apenas se instalan 100MWs al año en todo el mundo. Es
en
el
año
2004
cuando
la
tecnología
empieza a dar síntomas de eficiencia cuando se superan los 500MWs de potencia en
el mundo
y comienza a convertirse en un mercado real.
La Unión Europea, una vez más, toma las riendas de la apuesta renovable y es, sobre todo en
2007 cuando comienza a crecer el sector impulsado, sobre todo, por España, que se convierte
en
un
abrir
y
cerrar
de
ojos
en
líder
mundial.
Más
adelante
veremos
si
podemos
considerar
esto un caso de éxito y si estaba planificado.
De
una
forma
u
otra,
entre
2007
y
2010
se
instalan
14.000MWs
de
potencia
de
los
cuales
5.000MWs son en España. Veamos en la siguiente página la evolución de la potencia instalada.
Situación de Mercado: 2000 ‐
2010
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
107
Situación de Mercado: 2000 ‐
2010
España
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
108
Como hemos visto, en 2010 se instalan casi 9.000MWs en el mundo y España, en concreto en
2010 apenas aporta 500MWs. Parece que ahora sí, este es un mercado internacional por el que
apuestan otras potencias mundiales como China, Alemania e incluso Estados Unidos, siempre a
la cola en los aspectos de renovables.
Efectivamente,
como
se
detallará
más
adelante
en
el
capítulo,
la
disminución
agresiva
de
costes
que
el
sector
experimenta,
hace
que
lo
que
a
mediados
de
década
era
un
lujo
casi
destinado
a
la
investigación
y
desarrollo
o
a
algunos
lunáticos,
se
convierta
en
un
negocio
energéticos con costes “razonables”
(aunque por encima de la eólica) hoy en día.
Tanto es así
que 2011 se produce un boom absoluto en el mundo con 27.000MWs instalados.
En la página siguiente podemos revisar qué
países apuestan por ello. Veremos como Alemania
instala 7,5GWs, siguiendo políticas claras y una planificación precisa, sin embargo Italia, líder en
instalación
el
año
pasado
puede
haber
cometido
errores
que
otros
países
como
España
cometieron
en
su
momento,
cubriendo
en
un
solo
año
todas
las
necesidades,
sin
poder
aprovechar las mejoras en eficiencia que sin duda llegan cada año.
Situación de Mercado: 2011
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
109
Situación de Mercado: 2011
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
110
Vemos como efectivamente entre Italia y Alemania han copado más de la mitad de la potencia.
China y Estados Unidos están por detrás de ellos, pero estas potencias, para el volumen de su
mercado
nacional
no
son
significativas.
Francia,
entra
en
el
juego,
pero
también
mucho
más
fuerte de lo que ellos mismos habían planificado.
Situación de Mercado: 2011
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
111
Hemos
visto
como
o
comentado
como
algunos
países
han
cometido
errores
graves
de
instalación si los comparamos con sus previsiones. tenemos pendiente revisar un poco más en
detalle el caso de España, que cometió
el error en 2008, pero está
visto que la lección no se ha
aprendido por parte de nuestros vecinos europeos.
Como ya hemos comentado en infinidad de ocasiones a lo largo de este curso, este sector está
en
su
mayoría
regulado.
Si
bien
la
función
de
generación
está
liberalizada
en
casi
todos
los
países, los sistemas de apoyo a las tecnologías renovables, necesarios todavía para asegurar la
viabilidad de las mismas, sí
forman parte de la responsabilidad del regulador. Una mala gestión
de
los
sistemas
de
primas
puede
provocar
errores
irreversibles
que
hipotequen
el
futuro
energético de un país.
Por tanto, para poder hablar de futuro en alguna
tecnología
renovables
como
PV
o
eólica,
sin
duda
las
de
mayor
crecimiento
en
el
corto
y
medio
plazo
es
necesario
que
se
establezcan
mecanismos
ordenados
y
planificados
que
garanticen
la
viabilidad,
no
sólo
de
una
planta
o
instalación concreta, si no de todo el sistema energético, máxime cuando las renovables y ano
juegan un papel marginal en el sistema.
Situación de Mercado: Futuro
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
112
Por
tanto,
es
evidente
que
la
regulación
jugará
un
papel
primordial
en
el
futuro
de
esta
(y
otras) tecnología renovable y todos los participantes en el sector deben velar por ello y tratar
de aprender de los errores. El otro aspecto crítico que marcará, por encima de todos, el fututo
de esta tecnología es:
El
coste
de
los
paneles
o
módulo
ha
estado
bajando
en
los
últimos
años
de
manera
exponencial.
Hemos
llegado
a
periodos
largos
en
el
tiempo
en
el
que
el
coste
bajaba
un
30%
cada
seis
meses…
Ahora
entendemos
el
porqué
del
boom
de
esta
tecnología.
Es
complicado
dar
unos
datos
concreto
de
la
evolución
de
los
costes
de
instalación,
pero
tratemos
de
apoyarnos en las siguientes transparencias de algunas fuentes para poder revisar y entender la
evolución de los mismos.
Lo que estas curvas vayan a hacer a partir de hoy definirá
el futuro del sector.
Situación de Mercado: Futuro
Coste de los módulos Fotovoltaicos
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
113
Según
la
alemana
Solar
Wirtschaft
el
precio
del
MW
instalado
(MW
total
instalado
incluye
costes
del
módulo,
terrenos,
obra
civil, conexión a la red, etc. )
Situación de Mercado: Costes
Fuente: Solar Wirtschaftpasa
de
5M€
a
menos
de
2M€
desde
principios
de
2006
hasta
mediados
de
2011.
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
114
Segín AT Kearny y EPIA (European Photovoltaic Industry Asociation) en apenas 10 años hemos
recorrido un tramo importante de la curva de aprendizaje en lo que a módulos se refiere.
Situación de Mercado: Costes
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
115
Situación de Mercado: Costes
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
Jun 20
09
Jul 200
9
Aug
200
9
Sep 20
09
Oct 200
9
Nov
200
9
Dec
200
9
Jan 20
10
Feb 20
10
Mar 201
0
Apr 201
0
May 201
0
Jun 20
10
Jul 201
0
Aug
201
0
Sep 20
10
Oct 201
0
Nov
201
0
Dec
201
0
Jan 20
11
Feb 20
11
Mar 201
1
Apr 201
1
May 201
1
Jun 20
11
Jul 201
1
Aug
201
1
Sep 20
11
Oct 201
1
Nov
201
1
Dec
201
1
Spot market price for PV modules (€/Wp)
Fuente: Solar Server
Modulo ChinoModulo JaponésModulo Alemán
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
116
Situación de Mercado: Costes
Existen estas e innumerables fuentes más ya que las empresas no hacen públicos sus costes y
todavía es pronto para que existan asociaciones potentes en el sector con datos 100% fiables,
pero lo que es claro es que los paneles fotovoltaicos han experimentado un descenso súbito de
los
costes
de
inversión.
Teniendo
en
cuenta
que
en
esta
tecnología,
el
coste
del
módulo
o
panel está
en torno al 50% del coste total, es de esperar que, como hemos visto en la primera
de las fuentes el coste del MWs total se haya visto disminuido también de manera significativa.
Obviamente, cualquier producto del mercado tiene su curva de aprendizaje y, a medida que se
aumenta la escala y se conoce la tecnología, se bajan los costes. Si es cierto que, en este caso,
el recorrido por la curva ha sido más rápido de lo normal provocado por sobre retribuciones y
aumentos de la escala que no se correspondían con mejoras reales tecnológicas.
Como ya hemos visto al principio, estas mejoras tecnológicas se están dando ahora, por lo que
es
de
esperar
que
el
precio
de
los
paneles
siga
bajando
en
el
futuro.
Si,
por
otro
lado,
consiguiéramos
mayores
escala
de
planta
que
disminuyeran
el
coste
de
la
obra
civil
y
la
conexión,
la
PV
podrá
competir
con
otras
tecnologías
convencionales,
junto
con
la
eólica
en
unos pocos años.
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
117
Con esta información acerca de los costes de instalación de estas tecnologías, parece más que
obvio
que
la
PV
será
una
de
las
tecnologías
de
mayor
crecimiento
en
el
futuro.
La
apuesta
europea es clara y son y serán muchos los países que apuesten por instalar este tipo de paneles
para poder cubrir sus cuotas de renovables junto con eólica.
En
algunas
ocasiones
se
tiende
a
pensar
que
existe
otra
gran
ventaja
de
la
PV
y
es
la
complementariedad
con
la
eólica.
Para
ello,
tendría
que
estar
disponible
el
recurso
solar
cuando no haya viento y viceversa y eso no lo podemos asegurar.
De
una
forma
u
otra
revisemos
a
continuación
la
posición
de
algunos
países
en
este
mercado
según
EPIA.
Presentaremos
aquí
la
situación
de
algunos
países,
pero
es
recomendable
la
lectura del documento completo. Este documento está
preparado a cierre de 2010, por lo que
habrá
que unir su lectura al del cierre del 2011 que ya hemos revisado.
Situación de Mercado: Previsiones
Lectura Recomendada : Estimación Mercado PV 2016
Disponible en:
http://www.epia.org/publications/epiapublications.html
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
118
Alemania
tiene
uno
de
los
sistemas
de
primas
más
bajos
para
PV
y
aún
así
es
uno
de
los
grandes
instaladores
con
previsiones
de
50GW
en
2015.
Definitivamente
jugará
un
papel
primordial en el futuro.
Situación de Mercado: Previsiones
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
119
En
Italia también la apuesta
parecía
clara.
Sin
embargo,
Italia ha cometido
algunos
errores
de
planificación
y
ha
instalado
cerca
de
9GW
en
2011
lo
que
posiblemente
ponga
en
peligro
el
crecimiento futuro ya que ya ha alcanzado sus objetivos de largo
plazo.
Situación de Mercado: Previsiones
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
120
Francia parece que comienza a dar muestras de posicionamiento en
la tecnología. Todavía lejos
de
las
cifras
de
instalación
del
resto
de
Europa,
los
promotores
Franceses
han
presentado
un
gran
número
de
solicitudes
y
ahora
los
procesos
de
tramitación
están
algo
parados
a
falta
de
revisar los objetivos.
Situación de Mercado: Previsiones
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
121
Como
ya
hemos
comentado,
España
ha
sido
líder
mundial
en
PV
durante
cierto
tiempo,
la
potencia
instalada
en
España
alcanzaba
cuotas
espectaculares
comparado
con
lo
que
ocurría
en
otros
países.
El
problema
es
que
la
instalación
en
España
se
ha
producido
cuando
el
coste
de instalación por MW era significativamente más alto al que es ahora. Resumiendo…
Fotovoltaica en España
2008 2012
España instala 5GW a
una media de
5M€/MW
España presenta una
moratoria para no
instalar más
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
122
Es decir, los errores de planificación, unidos a la sobre retribución existente provocaron que el
90% de la potencia PV instalada en España sea a los precios más caros y ahora que los precios
son mucho más bajos la situación es tan crítica que no podemos instalar más.
El
problema
no
es
de
un
gasto
de
2008,
el
problema
es
que
a
todas
estas
instalaciones
el
estados
les
tiene
que
pagar
una
prima
acordada
en
el
momento
de
la
toma
de
decisión
diez
veces superior al precio de mercado generando unos costes de varios billones de Euros al año
durante
los
próximos
25
años.
Como
ya
hemos
comentado,
los
errores
en
planificación
energética pueden ser irreversibles.
La realidad de lo que ha hecho España es “pagar”
el avance de esta tecnología por la curva de
aprendizaje para que el resto de países puedan, ahora, a unos precios menos de la mitad de lo
pagado por España, invertir en esta tecnología.
Revisemos gráficamente las curvas de potencia instalada de España frente a otros países para
advertir la incongruencia de la evolución.
Fotovoltaica en España
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
123
Fotovoltaica en España
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
124
Con todo esto, esta tecnología es una apuesta casi seguro para el futuro, incluso en España ya
que
la
bajada
de
los
costes,
unido
a
instalaciones
de
mayor
tamaño
podrían
generar
la
situación
en
la
que
esta
tecnología
puede
competir
a
mercado
si
apoyo
de
primas
en
los
próximos
10
años.
De
ser
así,
una
vez
la
demanda
energética
vuelva
a
recuperar
la
senda
del
crecimiento,
apoyada
por
un
entorno
económico
mejor
que
el
actual,
la
PV
podrá
ser
una
de
las tecnologías de mayor crecimiento en el mix.
Hasta
que
esto
ocurriera
y,
antes
de
la
moratoria
que
tenemos
actualmente,
en
España
se
modificó
la regulación y se estableció
un sistema de subastas por el cuál el regulador abría un
cupo de una determinada potencia a una retribución determinada y dependiendo de cómo se
cubriera ese cupo el siguiente se abría a una retribución u otra. Este sistema ha hecho que los
últimos
MWs
(cifra
despreciable
comparado
con
el
acumulado
en
el
país)
hayan
visto
su
retribución disminuida a una tercera parte respecto a los primeros instalados. Se demuestra así
que existía una sobre retribución muy significativa.
En
otros
países
estos
u
otros
esquemas
están
funcionando
con
éxito
(no
en
Italia
que
han
copiado el error) garantizando el éxito del corto y medio plazo de esta tecnología.
Fotovoltaica en España
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
125
Ejercicio 7.4 – a
1.
¿Se te ocurren otras aplicaciones para la energía fotovoltaica que no sean las
de vertido a la red?
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
126
Hasta ahora hemos centrado el análisis en la instalación de fotovoltaica en países desarrollados
que
querían
incluir
en
su
mix
energético
la
participación
de
las
renovables.
Sin
embargo,
las
características de la fotovoltaica la hacen muy interesante para ser utilizada en otros mercados
con un enorme potencial de crecimiento y que presenta unas oportunidades enormes.
A
continuación
desarrollaremos
brevemente
un
par
de
ellos
para
hacernos
una
idea
aunque
existen numerosas posibilidades.
Los
mercados
que
desarrollaremos
son
el
del
uso
de
la
fotovoltaica
para
la
agricultura
y
el
desarrollo
rural
y
el
del
uso
de
la
fotovoltaica
para
alimentación
de
sistemas
de
telecomunicaciones.
Otros Mercados potenciales
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
127
La población rural sigue siendo una importante mayoría en casi
todos
los
países
en
desarrollo
y,
según
las
estadísticas,
seguirá
siendo
así
hasta
bien
avanzado
el
presente
siglo.
Aunque
muchos
de
estos
países
han
logrado
un
significativo
crecimiento
económico
en
los
últimos
decenios,
las
cifras
son
promedios
nacionales,
encubren
desigualdades
económicas
y
falta
de
acceso de los pobres a los servicios básicos necesarios, en especial en el medio rural.
Hasta
hoy
se
han
desarrollado
numerosos
programas
de
electrificación
rural
pero
con
éxito
muy dispar. Las características concretas de las zonas y los clientes han hecho que muchos de
estos proyectos, de mucho coste y que han necesitado subsidios enormes hayan fracasado.
Desde el principio, los sistemas FV y otros de energía renovable se han considerado opciones a
la
extensión
de
la
red
eléctrica
ordinaria,
y
su
reducida
dimensión
y
estructura
modular
los
hace
particularmente
adecuados
para
las
poblaciones
remotas
y
dispersas,
cuya
demanda
de
energía es poca y desigual.
Otros Mercados potenciales
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
128
Otros Mercados potenciales
Según una encuesta de la FAO el uso de la fotovoltaica en medios rurales es el siguiente:
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
129
Otros Mercados potenciales
Como
vemos
las
posibilidades
y
las
aplicaciones
son
muchas.
La
realidad
es
que
el
acceso
a
zonas rurales es complicado para hacerlo por redes habituales en
los países en desarrollo. Las
extensiones
de
terreno
pueden
ser
inabarcables
y
las
posibilidades
de
que
haya
robos
en
la
red, averías complicadas de solucionar, etc son muy altas.
Esto hace que sistemas autónomos que no necesitan conectarse a la red como los fotovoltaicos
sean
casi
la
única
solución.
Obviamente,
los
costes
de
los
paneles
son
todavía
caros,
pero
la
bajada
de
costes
que
estamos
viendo
va
a
abrir
oportunidades
en
este
sentido
en
muchos
países en vías de desarrollo.
Por otro lado, hay que pensar que en muchas ocasiones, sobre todo en aplicaciones concretas
como
la
agricultura,
el
acceso
a
electrificación
puede
suponer
unos
incrementos
importantes
en
la
eficiencia
de
las
operaciones.
Esto
puede
implicar
fácilmente
que
la
instalación
de
los
sistemas
sea
rentable.
En
este
caso
“simplemente”
estaríamos
ante
un
problema
de
financiación,
no
tanto
de
rentabilidad.
Vemos
en
la
página
siguiente
otra
encuesta
de
la
FAO
sobre
Repercusiones
de
los
sistemas
FV
en
la
agricultura
(indicando
el
porcentaje
de
respuestas)
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
130
Otros Mercados potenciales
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
131
Otros Mercados potenciales
Dentro de este apartado de electrificación rural existen muchas más aplicaciones de las que no
entraremos
en
detalle
pero
que
podrán
significar
también
mercados
de
crecimiento
en
el
futuro:
Energía FV para
bombeo e irrigación
•
aumenta extensión de la superficie cultivada;•
permite triplicar o cuadruplicar el rendimiento agrícola de las
tierras de secano;•
incremento de la intensidad agrícola;•
reducción del riesgo de sequías, que produce más seguridad
económica;•
introducción de cultivos más valiosos.
Energía FV para
abrevaderos
Conforme
mejoran
las
actividades
ganaderas
se
necesitan
abrevaderos,
además
de
los
sitios
naturales
donde
beben
agua
los
animales.
También
se
requieren
sistemas
eficaces
de
suministro
de
agua, para proteger los cursos de agua y mejorar la disponibilidad de
agua de buena calidad..
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
132
Otros Mercados potenciales
Dentro de este apartado de electrificación rural existen muchas más aplicaciones de las que no
entraremos
en
detalle
pero
que
podrán
significar
también
mercados
de
crecimiento
en
el
futuro:
Energía FV para
acuicultura y pesca
Refrigeración FV para
carne, lácteos y otros
productosCercas eléctricas FV
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII: 7.4 Solar Fotovoltaica
133
Otros Mercados potenciales
Como
comentamos
antes,
otro
mercado
potencial
interesante
es
el
de
los
equipos
de
telecomunicaciones.
Lo
habitual
en
este
caso
es
que
los
equipos
que
se
conectan por
cable
usen
un
protocolo
que
permita
el
intercambio
de
datos
y
la
alimentación
a
través
del
mismo
cable.
Sin
embargo,
en
muchas
ocasiones
los
equipos
se
conectan
a
la
red
de
datos
por
conexiones
inalámbricas (por ejemplo, por satélite). De hecho, Las mejores ubicaciones para un
repetidor
suelen estar en lo alto de las montañas en lugares ventosos y alejados de zonas pobladas.
En
este
sentido,
la
energía
fotovoltaica
aparece
otra
vez
como
una
solución
a
este
problema.
En esta ocasión el precio de los sistemas no será
el escollo más duro de salvar, ya que el precio
del
sistema
total
será
alto
y
la
rentabilidad
alta
también.
En
este
caso
lo
más
crítico
será
el
tamaño, peso y duración de las baterías, pero esos son temas más técnicos que en este curso
no vamos a analizar.
7.4 FotovoltaicaMVII: Solar
MVII. ENERGÍA SOLAR: INDICE
INDICEMVII: Solar 134
7.1 Radiación Solar
7.2 Energía Solar Térmica
7.4 Energía Solar Fotovoltaica
7.5 Primas a las renovables
7.3 Energía Solar Termoeléctrica
7.6 España, ¿Caso de Éxito?
MVII: 7.5 Primas a las Renovables
7.5 PrimasMVII: Solar 135
Una
vez
revisadas
y
estudiadas
las
tres
principales
tecnologías
que
están
presentes
en
el
panorama español (y casi mundial) en lo que a renovables se refiere, es momento de hacer un
alto en el camino y plantear una reflexión global sobre el sistema eléctrico español y el impacto
que tienen estas tecnologías.
Ya hemos explicado que estas tres tecnologías requieren de sistemas de apoyo para garantizar
su rentabilidad y, por tanto, asegurarnos que las empresas privadas tomen la iniciativa y lancen
programas de instalación de estas tecnologías.
Lo que ocurre es que el grado de madurez y de eficiencia de las tecnologías presentadas no es
para nada el mismo. Si la eólica necesita unos sistemas de soporte ligeramente por encima del
precio
habitual
de
mercado,
la
fotovoltaica
estaba
muy
por
encima
de
este
nivel,
pero
ha
conseguido
bajar
sustancialmente
(todavía
se
encuentra
casi
al
doble
de
retribución
que
la
eólica) y, por último, la termosolar, cuyas necesidades de retribución multiplican por 5 ó 6 a las
de la eólica.
MVII: 7.5 Primas a las Renovables
7.5 PrimasMVII: Solar 136
Como ya hemos mencionado en alguna ocasión, estas retribuciones ha sufrido modificaciones
sustanciales
en
los
últimos
meses
/
días
que
afectan
sustancialmente
a
la
rentabilidad
de
las
plantas renovables.
Estas
modificaciones
se
han
aplicado
para
todas
las
instalaciones
ya
operativas,
por
lo
que
la
discusión
acerca
de
la
retroactividad
o
no
de
esta
medida
está
en
el
aire.
Lo
cierto
es
que
los
inversores
tomaron
una
decisión
con
unas
reglas
del
juego
y
éstas
han
cambiado
a
medio
camnimo.
Espero
que
durante
la
impartición
del
curso,
llegado
este
punto
podamos
discutir
más
en
detalle de este tema y os aportaré
datos concretos de impactos para que trabajemos en ello.
Podremos
estar
de
acuerdo
o
no
con
estas
medidas,
pero
lo
cierto
es
que
en
España
el
problema
del
déficit
de
tarifa
es
endémico. Las
renovables
no
son
en
absoluto
las
únicas
culpables
del
déficit,
pero
sí
parte
de
ello. Sabemos
que
el
déficit
es
la
diferencia
entre
los
costes de todo el sistema eléctrico y los ingresos
que
se
obtienen
gracias
a las
facturas
de
los
consumidores.
MVII: 7.5 Primas a las Renovables
7.5 PrimasMVII: Solar 137
Ejercicio 7.5 – a
1.
Trata de conseguir los niveles de tarifa actuales para cada una de las
tecnologías.
2.
Consigue también el precio de mercado medio
(No buscamos cifras exactas pero sí
de referencia)
MVII: 7.5 Primas a las Renovables
7.5 PrimasMVII: Solar 138
Ejercicio 7.5 – b
1.
Con las cifras que has encontrado en el ejercicio anterior y las
estimaciones
de producción por cada una de estas tres tecnologías, calcula el sobre coste
que estas tres tecnologías cargan al sistema para la situación regulatoria
antes de los reales decretos de final de 2012 y principios de 2013
MVII: 7.5 Primas a las Renovables
7.5 PrimasMVII: Solar 139
Ejercicio 7.5 – c
1.
Repite el ejercicio anterior para la situación regulatoria actual.
MVII: 7.5 Primas a las Renovables
7.5 PrimasMVII: Solar 140
De
una
forma
u
otra,
tomando
la
situación
regulatoria
que
sea,
lo
cierto
es
que
estas
tecnología,
al
igual
que
otros
aspectos
del
sector
eléctrico
generan
unos
extra
costes
que
alguien tendrá
que
soportar
ya
que
hasta ahora,
la
situación ha
sido
no
pagar
a
las
eléctricas,
algo que no parece muy sostenible…
Coste soportado por los contribuyentesCoste soportado por los consumidores
La realidad es que estos costes hay que pagarlos. La situación en la que nos encontramos en las
que a las eléctricas se le adeudan más de 24.000M€
es insostenible y por tanto, hay que actuar
de manera rápida y contundente.
Tenemos
que
tener
en
cuenta
que
el
motivo
de
las
decisiones
tomadas
en
materia
de
renovables
tiene
como
objetivo
la
sostenibilidad
medioambiental
y,
por
tanto,
sus
ventajas
revierten
en
la
totalidad
de
la
sociedad.
Por
otro
lado,
el
incremento
de
la
independencia
energética que aportan es también otra ventaja compartida por todos.
Además,
por
encima
de
todo
esto
está
el
hecho
que
las
decisiones
en
materia
de
energía
estratégicas y políticas y es la sociedad, a través de sus votos, la que elige a sus representantes
que establecerán las pautas en las que se maneja el sistema energética.
Si
el
consumidor
asume
los
costes
se
generará
una
subida
de
las
tarifas
eléctricas
tan
significativa que la electricidad se penalizará
frente al uso de otros combustibles fósiles como el
gas o el petróleo provocando el efecto inverso en lo que a efecto medioambiental se refiere.
MVII: 7.5 Primas a las Renovables
Coste soportado por los consumidores
Incremento de la Tarifa Eléctrica
? ? ?
1417.5 PrimasMVII: Solar
MVII: 7.5 Primas a las Renovables
Ejercicio 7.5 – d
1.
Identifica algunos efectos que puede tener el incremento de la subida de la
tarifa.
1427.5 PrimasMVII: Solar
MVII: 7.5 Primas a las Renovables
Incremento de la Tarifa Eléctrica
Incremento de las
emisiones CO2La penalización de la electricidad frente a otros combustibles fósiles puede
fomentar su uso, sobre todo en el sector transporte.
Vehículo Eléctrico En línea con lo anterior, esto podría provocar un parón en el desarrollo del
vehículo eléctrico cuyas ventajas veremos más adelante en este módulo
Competitividad En un momento en el que la industria española no pasa por su mejor
momento, aumentarían los costes al aumentar el coste de la materia prima.
Primera Necesidad Al consumidor residencial podría incrementarle significativamente el coste
de la luz que no deja de ser un bien de primera necesidad
Por tanto, mantener la situación actual de reparto es ineficiente económica y
medioambientalmente
1437.5 PrimasMVII: Solar
MVII: 7.5 Primas a las Renovables
Costes Soportados por el contribuyente
La
solución
de
llevar
este
coste
a
los
PGE
(
presupuestos
Generales
del
Estado)
y,
por
tanto,
que fuera asumido por el tota de la sociedad tiene sentido desde
el punto de vista que es ésta
la que se beneficia de los impactos generados por las renovables.
Sin
embargo,
supone
un
problema
grave
ya
que
no
envía
los
mensajes
de
eficiencia
que
cualquier sector industrial necesita recibir para mejorar en
el
tiempo,
además de
incrementar
en ya por sí
dañado déficit público en el momento en el que nos encontramos.
Una
solución
intermedia
es
el
reparto
de
los
costes
en
todo
el
sector
energético.
Sin
duda,
presenta
ventajas
en
términos
de
eficiencia
pero
veremos
como
tampoco
es
la
solución
perfecta.
1447.5 PrimasMVII: Solar
MVII: 7.5 Primas a las Renovables
Costes Soportados por el contribuyente
La
solución
de
llevar
este
coste
a
los
PGE
(
presupuestos
Generales
del
Estado)
y,
por
tanto,
que fuera asumido por el tota de la sociedad tiene sentido desde
el punto de vista que es ésta
la que se beneficia de los impactos generados por las renovables.
Sin
embargo,
supone
un
problema
grave
ya
que
no
envía
los
mensajes
de
eficiencia
que
cualquier sector industrial necesita recibir para mejorar en
el
tiempo,
además de
incrementar
en ya por sí
dañado déficit público en el momento en el que nos encontramos.
Una
solución
intermedia
es
el
reparto
de
los
costes
en
todo
el
sector
energético.
Sin
duda,
presenta
ventajas
en
términos
de
eficiencia
pero
veremos
como
tampoco
es
la
solución
perfecta. El reparto de los costes se puede realizar…
Por facturación Por energía Producida
1457.5 PrimasMVII: Solar
MVII: 7.5 Primas a las Renovables
Costes Soportados por el contribuyente
Si
realizamos
el
reparto
siguiendo
los
dos
esquemas
comentados,
veremos,
en
las
gráficas
como
es
más
justo
hacerlo
por
facturación
ya
que
si
no,
por
energía,
el
precio
de
gas
se
dispararía.
1467.5 PrimasMVII: Solar
MVII: 7.5 Primas a las Renovables
Como hemos comentado, tampoco es la solución perfecta, pero lo que si es claro es
que
algo
tenemos que hacer ya que si seguimos aumentando la tarifa eléctrica nuestro país puede sufrir
una grave pérdida de competitividad.
En lo que respecta al gas, el coste está
por debajo en uso industrial y por
encima de
la
media
en uso doméstico.
1477.5 PrimasMVII: Solar
MVII: 7.5 Primas a las Renovables
Por tanto, nos quedamos con la idea de
que
las
renovables generan un
beneficio
común
para
todas
la
sociedad,
incluido
para
el
resto
de
las
tecnologías
que
tienen
que
asumir
menos
presiones en limitaciones de emisiones, pero, a costa de mayores
costes de generación.
Revisemos
por
tanto
este
aspecto
de
los
costes
de
generación
en
detalle
para
poder
sacar
nuestras
propias
conclusiones.
Esto
lo
haremos
al
final
del
siguiente
módulo,
una
vez
conozcamos el resto de las renovables que, bien no están presentes en nuestro país, porque el
recurso
no
está
disponible,
bien
no
tienen
la
madurez
suficiente
para
poder
comercializarse
con un volumen importante.
Antes de eso, repasemos con algo más de detalle que, sin duda ha sido un caso de éxito en lo
que
a
renovables
se
refiere,
pero
que
ahora,
en
medio
de
una
crisis
económica
sin
precedentes, muestra algunos problemas que en el entorno de crecimiento en el que vivíamos
no se habían puesto de manifiesto.
1487.5 PrimasMVII: Solar
MVII. ENERGÍA SOLAR: INDICE
INDICEMVII: Solar 149
7.1 Radiación Solar
7.2 Energía Solar Térmica
7.4 Energía Solar Fotovoltaica
7.5 Primas a las renovables
7.3 Energía Solar Termoeléctrica
7.6 España, ¿Caso de Éxito?
MVII: 7.6 España, ¿Caso de Éxito?
7.6 Caso EspañaMVII: Solar
España
es,
sin
lugar
a
dudas
un
caso
de
éxito
en
lo
que
a
Renovables
se
refiere.
La
apuesta
clara
de
la
sociedad
española
y
los
gobiernos
tanto
de
PSOE
como
PP
(hasta
la
legislatura
actual) ha impulsado a las renovables a una situación envidiable en este país.
La realidad hoy es que nos enfrentamos a un cierto abismo ante la incertidumbre regulatoria
que
se
pone
por
delante,
pero
no
debemos
olvidar
que
España
es
líder
mundial
en
energía
eólica y esto es un hecho muy importante. No es el país con más potencia instaladas (aunque
por
habitante
está
muy
cerca
de
este
puesto),
pero
las
empresas
españolas
son
líderes
en
distintos aspectos de la cadena de valor.
Es
muy
destacable
que
el
líder
mundial
en
energía
eólica
sea
el
Grupo
Iberdrola
con
más
de
14GW
de
potencia
instalada
seguida
muy
de
lejos
por
Acciona,
también
española
y
FPL,
americana.
Lo
cierto
es
que
esta
clasificación
puede
requerir
actualización
ya
que
las
empresas
chinas no
aportan datos
muy
concretos,
pero
es
más
que
probable
que
Luang
Yon
se esté
acercando a Iberdrola.
150
MVII: 7.6 España, ¿Caso de Éxito?
También
es
muy
destacable
el
papel
de
las
empresas
españolas
en
los
que
a
principales
suministros
se
refiere.
En
términos
de
eólica,
sabemos
y,
veremos
en
detalle
en
el
próximo
módulo, que la turbina es el componente principal, suponiendo un 80% de la inversión total.
En este caso, Gamesa, juega un papel muy importante en el sector
estando siempre en el top
5 de potencia instaladas en términos de fabricante. Otros fabricantes de piezas, no tan críticas
en
lo
que
a
inversión
se
refiere,
pero
sí
muy
importantes
en
el
funcionamiento
también
son
diseñadas y fabricadas en España.
El
problema
hoy
es
que,
como
ya
hemos
comentado,
la
crisis
económica
ha
afectado
de
manera
muy
importante
al
sector
ya
que
los
gobiernos
han
dejado
de
apostar
por
estas
tecnologías
en
el
corto
plazo
y
esto
tendrá
un
impacto
importante
en
el
futuro
de
estas
empresas.
1517.6 Caso EspañaMVII: Solar
MVII: 7.6 España, ¿Caso de Éxito?
En 2011, las renovables cubrieron el 33% de la demanda. Como hemos comentado esto es, sin
duda, un claro caso de éxito del sistema al completo. Las dificultades en la gestionabilidad de
las renovables y las dificultades añadidas procedentes del hecho que
la
diversidad geográfica
requiere duplicidades, etc. hacen que poder asumir esta cantidad
de energía sea complicado,
pero accesible sólo en España.
Este porcentaje ha bajado con respecto a 2010 en el que se alcanzaron cifras del 35%, pero, a
pesar
de
haber
aumentado
la
capacidad
eólica
instalada,
el
menor
recurso
eólico
y
la
menos
hidraulicidad del año 2011 ha provocado este efecto.
En
2011,
el
saldo
neto
de
exportación
ha
vuelto
a
ser
negativo
y
España
vuelve
a
comprar
energía a Francia, cambiando el signo positivo que se había logrado en 2010
Por
último,
cabe
destacar
que
la
menor
hidraulicidad
y
el
menor
viento
ha
provocado
que
haya
cierto
aumento
de
la
generación
con
carbón
haya
producido
un
mayor
número
de
emisiones de CO2.
Veremos
en
la
gráfica
de
la
página
siguiente
el
reparto
en
los
principales
fuentes
de
electricidad en España en 2011.
1527.6 Caso EspañaMVII: Solar
MVII: 7.6 España, ¿Caso de Éxito?
En 2011, las renovables cubrieron el 33% de la demanda. Como hemos comentado esto es, sin
duda, un claro caso de éxito del sistema al completo. Las dificultades en la gestionabilidad de
las renovables y las dificultades añadidas procedentes del hecho que
la
diversidad geográfica
requiere duplicidades, etc. hacen que poder asumir esta cantidad
de energía sea complicado,
pero accesible sólo en España.
Este porcentaje ha bajado con respecto a 2010 en el que se alcanzaron cifras del 35%, pero, a
pesar
de
haber
aumentado
la
capacidad
eólica
instalada,
el
menor
recurso
eólico
y
la
menos
hidraulicidad del año 2011 ha provocado este efecto.
En
2011,
el
saldo
neto
de
exportación
ha
vuelto
a
ser
negativo
y
España
vuelve
a
comprar
energía a Francia, cambiando el signo positivo que se había logrado en 2010
Por
último,
cabe
destacar
que
la
menor
hidraulicidad
y
el
menor
viento
ha
provocado
que
haya
cierto
aumento
de
la
generación
con
carbón
haya
producido
un
mayor
número
de
emisiones de CO2.
Veremos
en
la
gráfica
de
la
página
siguiente
el
reparto
en
los
principales
fuentes
de
electricidad en España en 2011.
1537.6 Caso EspañaMVII: Solar
MVII: 7.6 España, ¿Caso de Éxito?
Vemos cómo el 33% es cubierto por fuentes renovables.
1547.6 Caso EspañaMVII: Solar
MVII: 7.6 España, ¿Caso de Éxito?
Como ejemplo de este definitivo caso de éxito podemos ver el pasado 18 de Abril de 2012 se
logró
un
record
de
producción
eólica
en
España.
Podemos
ver
en
la
figura
la
cobertura
de
la
demanda
destacando
por
encima
de
todas
la
producción
eólica
cuyo
record
se
alcanzó
a
las
16:41 de la tarde cubriendo el ~53% de la demanda
1557.6 Caso EspañaMVII: Solar
MVII: 7.6 España, ¿Caso de Éxito?
Ya hemos visto que la crisis económica está
afectando a la potencia que se pretende instalar,
sin
embargo,
a
día
de
hoy
los
planes
de
instalación
siguen
estando
vigentes
dados
los
objetivos
marcados
por
Europa.
Si
se
cumplen
las
estimaciones
del
Plan
de
Energías
Renovables a nivel Europeo, España será
el 2º
mercado eólico Europeo en 2020
156
Onshore
Offshore
7.6 Caso EspañaMVII: Solar
MVII: 7.6 España, ¿Caso de Éxito?Sin embargo,
a
pesar
de
considerarse
un
caso
de
éxito,
tenemos
que
reconocer
que
no
todo
se ha hecho de manera adecuada. Podemos ver la primas y la producción de cada tecnología.
157
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 20.000 40.000 60.000 80.000 100.000
Bonus (€/MWh)
Energy production
(GWh)
Residuos: 110
M€
Minihidro: 240
M€
Eólica: 1.850 M€
Cogeneration: 1.370 M€
Biomass:
160 M€
Trat. Residuos:
250 M€
CSP: 210 M€
Solar Photovoltaic:
2.730 M€
7.6 Caso EspañaMVII: Solar
MVII: 7.6 España, ¿Caso de Éxito?Hemos
visto
en
la
gráfica
anterior
cómo
la
fotovoltaica
(PV) es
la
tecnología
que
más
prima
consume, pero es de las que menos producción genera, por lo que en términos de prima por
MWh generada la PV no es especialmente eficiente. El motivo de la necesidad de tanta prima
para hacerlo rentable es el alto coste de inversión que era necesario hace tres o cuatro años.
Hoy, la PV se acerca a la eólica en términos de eficiencia, pero ahora, en España, es demasiado
tarde y todo lo que tenemos instalado lo hemos hecho a precios muy por encima que el resto
del
mundo.
Es
decir,
la
regulación
existente
en
España
ha
hecho
que
hayamos
pagado
o
estemos pagando la curva de aprendizaje.
158
Wind 18.096 20.155 90%Solar PV 3.469 400 867%Solar thermoelectric 136 500 27%Hydro < 10MW 1.391 2.400 58%Biomass 666 1.567 42%TOTAL 5.662 4.867
Installed capacity 2009
(MW)
Target 2010 (MW)
Compliance (%)
7.6 Caso EspañaMVII: Solar
MVII: 7.6 España, ¿Caso de Éxito?En el caso de la eólica, la regulación se ha ido adaptando a
la
evolución
del
capex, aunque
la
evolución no ha sido lo más eficiente posible.
159
Areas de mucho
potencial eólico
Podemos
ver
cómo
España
no
es
de
los
países
de
Europa
con más recurso eólico y, sin embargo es, tras Alemania, el
de más potencia instalada, gracias, sobre todo a:
•
Alto compromiso político
•
Regulación estable con visibilidad de largo plazo
•
Incentivos correctos para la expansión de la red de
transporte.
7.6 Caso EspañaMVII: Solar
MVII. ENERGÍA SOLAR: INDICE
INDICEMVII: Solar 160
Repaso al Módulo VII: Energía Solar
Repaso al Módulo VII: Energía Solar
7.1 Radiación Solar
7.2 Energía Solar Térmica
7.4 Energía Solar Fotovoltaica
7.5 Primas a las renovables
7.3 Energía Solar Termoeléctrica
7.6 España, ¿Caso de Éxito?
RECUERDA
MIV: Energías Renovables 161
La energía que el sol manda a la tierra es 4.000 veces más que el total de lo que
consumimos en un año…
sólo tenemos que saber aprovecharla
Los principales problemas que tenemos para poder aprovechar esta
cantidad de energía es
que
los
sistemas
de
captación
y
transformación
tienen
un
coste
elevado
y
son,
todavía,
muy ineficientes.
Adicionalmente,
la
energía
del
sol
tiene
el
problema
de
la
disponibilidad,
ya
que
sólo
podemos
aprovecharla
durante
unas
horas
determinadas
del
día.
Esto
hace
que
sea
considerada una energía de baja gestionabilidad.
Como puntos positivos, no podemos olvidar su carácter de energía, limpia e. inagotable
De
una
forma
u
otra,
el
ser
humano
ha
utilizado
la
energía
solar
desde
hace
mucho
tiempo, aunque ha sido en los últimos cientos de años, y especialmente en los últimos 20 ó
30 cuando ha planteado esta tecnología como una posibilidad para la generación eléctrica
y su vertido a la red.
RECUERDA
MIV: Energías Renovables 162
La energía del sol la trataremos de convertir en calor, a través de colectores y en
electricidad, a través de células fotovoltaicas.
Existen
distintas
tecnologías
en
lo
que
a
captación
de
la
energía
solar
se
refiere
dependiendo de si basan su sistema en captación del calor o la luz del sol.
La energía solar térmica consiste en el aprovechamiento de la energía procedente del Sol
(calor) para transferirla a un medio portador de calor, generalmente agua o aire.
La
energía
solar
termoeléctrica
va
un
paso
más
allá
y
transforma
ese
calor
en
energía
eléctrica.
Por
último,
la
energía
solar
fotovoltaica
transforma
la
radiación
solar
(luz)
en
energía
eléctrica directamente.
RECUERDA
MIV: Energías Renovables 163
La energía solar térmica tiene principalmente un uso doméstico
Los principales usos
que le podemos dar a esta tecnología son producción de agua caliente
sanitaria,
Calentamiento
de
agua
de
piscinas,
calefacciones
de
baja
temperatura,
Aire
acondicionada mediante máquinas de absorción, etc.
Todos estos sistemas se diseñan para que funcionen al 100% en los días y horas
de
mayor
radiación
solar.
En
el
momento
en
que
la
radiación
baje,
algo
que
ocurre
en
el
resto
de
meses, los sistemas solares térmicos necesitarán sistemas auxiliares
La
solar
termoeléctrica
tiene
como
objetivo
verter
la
energía
generada
en
la
red.
Esta
tecnología es una unión entre una solar térmica y una térmica convencional que usa el calor
generado en el campo solar para calentar un fluido, que a su vez
caliente un agua, que a su
vez , una vez convertida en gas, se turbina.
RECUERDA
MIV: Energías Renovables 164
El
principal
problema
de
la
tecnología
termosolar
es
el
coste
de
generación,
significativamente más alto
que el de la mayoría de las tecnologías renovables
El alto coste de instalación y la baja eficiencia hace que esta tecnología no pueda competir
con
el
resto
de
las
renovables
y,
por
supuesto,
con
el
resto
de
las
tecnologías
convencionales.
Esto
no
quiere
decir
que no
sea
una
tecnología
de
futuro, pero
no
se
estima que haya instalación de mucha potencia en el corto y medio plazo.
La
última
tecnología
revisada
ha
sido
la
solar
fotovoltaica
que
convierte
la
luz
del
sol
en
energía eléctrica.
La
eficiencia de
esta
tecnología
no
es
tampoco
excesivamente
alta,
pero
el
continuo
descenso
de
los
costes
de
instalación
ha
hecho
que
la
fotovoltaica
esté
preparada para competir en un futuro de medio plazo con otras tecnologías ha mercado.
MVII. ENERGÍA SOLAR: INDICE
INDICEMVII: Solar 165
Examen del Módulo VII: Energía Solar
Examen del Módulo VII: Energía Solar
7.1 Radiación Solar
7.2 Energía Solar Térmica
7.4 Energía Solar Fotovoltaica
7.5 Primas a las renovables
7.3 Energía Solar Termoeléctrica
7.6 España, ¿Caso de Éxito?
Módulo VII. ENERGÍA SOLAR
MVII: Solar 1
‘El sol da siempre sin esperar recibir’Georges
Bataille
MVII: Introducción
1. IntroducciónMVII: Solar 2
El objetivo de este módulo es analizar las tecnologías de
generación eléctrica que usan la radiación del sol
•
Analizaremos qué
significa realmente el concepto de radiación solar
•
Revisaremos el estados de las dos principales tecnologías, termosolar
y
fotovoltaica, estudiando su situación tecnológica, económica, potencial
crecimiento, etc.
MVII. ENERGÍA SOLAR: INDICE
INDICEMVII: Solar 3
7.1 Radiación Solar
7.2 Energía Solar Térmica
7.4 Energía Solar Fotovoltaica
7.5 Primas a las renovables
7.3 Energía Solar Termoeléctrica
7.6 España, ¿Caso de Éxito?
