Diapositiva 1

1
Universidad Nacional Autónoma de México Centro
de Investigación en Energía
GENERACIÓN SOLAR FOTOVOLTAICA Alternativa
Tecnológica para la diversificación energética y
mitigación de GEI
CONGRESO NACIONAL DE INVESTIGACIÓN EN CAMBIO
CLIMÁTICO
2ª. Mesa Redonda GENERACIÓN Y CONSUMO DE ENERGÍA
Instituto de Geofísica Ciudad Universitaria 19 de
octubre 2011
Aarón Sánchez Juárez Depto. Materiales
Solares asj_at_cie.unam.mx
2
Energía en México
ENERGÍA
73 fósiles
23 lo produce PInd
3
Necesidad de Diversificación

1. Contribución a la Reducción de emisiones
   contaminantes (73 de la electricidad se produce
   con fósiles y aportan el 44 del CO2 emitido).
2. Disponibilidad de los recursos fósiles a corto,
   mediano y largo plazo

4
Energía Solar Potencial
Recurso promedio diario anual 5.0 kW-hr/m2
Potencial Chihuahua 18,873 GWe Sonora
14,030 GWe Total
32,903 GWe Capacidad instalada nacional 49
GWe Con el 0.14 de la superficie de estos
estados (604 km2), se podría generar todo el
consumo eléctrico nacional
4

www.cie.unam.mx
4

www.cie.unam.mx
4

www.cie.unam.mx
5
El efecto fotovoltaico
El Efecto fotovoltaico es el fenómeno de
generación de electricidad en un dispositivo
optoelectrónico debido a la absorción de la luz
solar o radiación solar.
Los dispositivos que generan energía a través
del efecto fotovoltaico se llaman generadores
fotovoltaicos y la unidad mínima donde se lleva a
cabo dicho efecto se llama CELDA SOLAR
6
Conversión Fotovoltaica
Transformación Directa de Luz a Electricidad
Tecnología FV
El Binomio de Generación de Energía Limpia
Energía solar
Adaptado de
E
Energía Verde
7
Tecnologías fotovoltaicas comerciales
a-Si ??6-13
CdTe ??7-16
VOC 23.8 V
m-Si ??10-24
p-Si ??10-22
VOC 95 V
VOC ?21.7 V
VOC 21 V
7

www.cie.unam.mx
7

www.cie.unam.mx
CuInGaSe ?10-18
8
Arreglos fotovoltaicos
Desde unos pocos watts hasta Megawatts !!!!!
9
Eficiencia en las celdas solares
Si- Monocristalino 12-24
Si-Policristalino 11-17
Si-Amorfo 6-13
CdTe CuInSe2 7-17 10-18
10
Eficiencia en celdas solares
Eficiencia Ps/Pi
Pi G Ae
Celda con ?15
Ps Generación de 150 Watts
G 1,000 Watt/m2
Superficie de 1m x 1 m Ae 1.0 m2
10

www.cie.unam.mx
11
Mitigaión de GEI
GEI evitados de 30 a 100 gr por kWh generado
Fuente Vasilis M. Fthenakis, Hyung Chul Kim,
Erik Alsema Emissions from Photovoltaic Life
Cycles Environ. Sci. Technol. 2008, 42, 2168217
12
Potencial de Generación
Recurso solar diario 5.0 kW-hr/ m2
Eficiencia de Módulos FVs 12
Cuadrado de 10 m de lado
10 Deptos.
Generación de Energía 50.0 kW-hr al día
13
Ventajas y Desventajas

• Ventajas
• De aplicación
• No consumen combustibles fósiles
• La generación es directa, sin procesos
  intermedios
• No hay emisiones emitidas ni ruido no
  contaminante
• No hay partes móviles bajo mantenimiento
• Tecnológicas Es modular, de gran duración (más
  de 20 años), fácil adopción

Desventajas De aplicación Energía generada
depende del RS, desconocimiento de su
uso Tecnológicas Generación intermitente,
requieren almacenamiento, Baja densidad
energética,
14
Caso de Alemania
Fuente www.bee-ev.de/uploads/EEG
Factores que han impulsado Políticas de Fomento

• Compromisos nacionales para reducción de
  emisiones de GI
• Ahorro en el costo energético a largo plazo
• Creación de empleos
• Carencia de recursos fósiles
• Diversificación energética con programas de apoyo
  a IDi con 800 M
• Remuneración por la venta de excedentes a la red

15
Políticas Caso de Alemania

• ACCIONES IMPLEMENTADAS
• Privilegio de las ERs para el abastecimiento de
  electricidad mejorando clima, ambiente y
  sustentabilidad.
• Recorte de emisiones de CO2
• Ley que regula obliga la compra y remuneración de
  energía verde por 20 años
• Ley que prevé el cierre de todas las centrales
  nucleares para el 2020
• Aumento en el consumo de ERs en 20 para el 2020
• Tarifa de venta fue de 99c/kWh hasta alcanzar
  los 350 MW.

16
Resultados

• Potencia instalada 4,600 MW
• Empresa Fotovoltaica sólida 29 compañías con el
  líder de producción mundial
• Energía estimada 2007 3.4 TWh
• CO2 evitado 1.3Mt equivalentes de CO2
• Actualmente la tarifa esta en un máximo de
  49.21c/kWh
• Existe subvención por parte del Estado para la
  adquisición de tecnología FV

17
Producción Mundial
Producción 2008 7,910 MW Producción 2010 10,432
MW
Fuente Revista Photon, Abril 2011
18
Los 20 mayores fabricantes
PRODUCCIÓN Y CAPACIDAD PREVISTAS DE LOS 20 PRODUCCIÓN Y CAPACIDAD PREVISTAS DE LOS 20 PRODUCCIÓN Y CAPACIDAD PREVISTAS DE LOS 20
MAYORES FABRICANTES DE CELDAS (MW) 2009-2010 MAYORES FABRICANTES DE CELDAS (MW) 2009-2010 MAYORES FABRICANTES DE CELDAS (MW) 2009-2010
Fabricante 2009 2010
Suntech Power 1250 704
First Solar 1228 1100
Yingli Green Energy 950 525
JA Solar 900 520
Q-Cells 805 586
Sharp 750 595
Gintech 700 368
Trina Solar Energy 600 399
Motech 600 360
Kyocera 550 400
CSI 500 200
SunPower 490 397
Neo Solar Power 470 201
Solarworld 450 250
E-Ton Solar 420 220
REC 400 130
Sanyo 400 260
Solarfun 400 260
Chint Solar 390 100
Ningbo Solar 350 260
19
Algunos otros países
Fuente A. Jager-Waldau PV Status Report 2007
(2007) EUR 23018 EN

• ÚSA California con su millón de techos 101 MW
• Japón Sunshine project 285 MW 11 Empresas y un
  agresivo programa de IDi
• Comunidad europea Alcanzó 3.0 GW instalados
  Ejemplo España con 60.5MW 5 empresas
• China 42 MW 40 empresas
• Sur Korea 25 MW 55 c/kWh programa de 100,000
  casas y 70,000 comercios p/2012

Grandes proyectos (MW)
LUGAR NOMBRE Y POTENCIA STATUS (2007)
Portugal Moura con 104 MW Serpa con 11 MW Para 2010 Operando
España Beneixama con 20 MW Salamanca con 13.8 MW Operando Operando
Alemania Juwi con 40 MW Para 2010
20
Consecuencia del fomento
Comportamiento del precio de venta
2010 3.25
Precios en México Entre US3.50 a
US5.00/W-pico Hasta US8.00 promedio por W-pico
instalado Internacional para módulos mayores de
100 W-p 3.26 m-Si 3.19 p-Si 2.89 PD
Fuente www.solarbuzz.com
21
Nichos de Aplicación Ámbito Rural
ELECTRICIDAD Para que?
SERVICIOS COMUNITARIOS
ILUMINACIÓN BÁSICA
COMUNICACIÓN
SERVICIOS DE SALUD
EDUCACIÓN A DISTANCIA
ABREVADEROS
AGRONEGOCIOS
USO DOMÉSTICO
BOMBEO DE AGUA
IRRIGACIÓN
21

www.cie.unam.mx
22
Proyectos en México
Electrificación rural
Proyectos de beneficio social en zonas marginadas
Costo por Watt 8.00 12.00 US dollar Sistema
instalado
23
Fuera de la Red
SERVICOS COMUNITARIOS
EDUCACIÓN
SERVICOS DOMÉSTICO
AGUA PARA ABREVADEROS
23

www.cie.unam.mx
24
Bombeo de agua
25
Zonas urbanas Interconexión a la red

• Política actual
• Contrato de interconexión a la red bajo el
  esquema de medición neta
• Deducciones fiscales
• Del orden de 24 MW instalados

Mexicali, BC
Veracruz, Ver
Generación propia de energía y Aportación de
electricidad a la red
25

www.cie.unam.mx
26
Interconexión a la red
Generación propia de energía y Aportación de
electricidad a la red
26

www.cie.unam.mx
27
Potencia instalada en México
?24.0 MW
SISTEMAS GRANDES Walt Mart 300 kW Chrysler 250
kW
SISTEMAS MEDIANOS CFE 30 kW en DF, 45 kW en
Veracruz y 60 kW en Mérida Esquina Verde 30 kW
instalado en 2004 Isla de sacrificios 24 kW
FUENTES AWAKENING PV IN MEXICO Y. Matsumoto, J.
Agredano, A. Sanchez-Juarez and J. A. Urbano
Technical Digest of the International PVSEC-17,
Fukuoka, Japan, 2007. Asociación Nacional de
Energía Solar (3w.anes.org.mx) Asociación
Mexicana de Proveedores de Energías Renovables
(3w.amper.org.mx) INEGI, y Datos de Importación
28
Próximos proyectos
Gob. Edo. de Guerrero, en Acapulco 1.0
MW Comisión Federal de Electricidad, Sta Rosalía
1.0 MW Terminal Portuaria, Lázaro Cárdenas 100.0
Kw
29
Barreras

• Económicas
• Bajo precio de los energéticos convencionales
• Incertidumbre en los precios de la energía
• Inversión inicial alta y tasa de retorno larga
• Carencia de Incentivos económicos subsidios,
  créditos, fiscales

• Tecnológicas
• Desconocimiento de la tecnología y Carencia de
  recursos humanos
• Desconocimiento de la normatividad eléctrica

Regulatorias Carencia de una legislación para el
aprovechamiento Carencia de normatividad sobre la
tecnología
30
Metas de aplicación

• Garantizar la disponibilidad de energía en todos
  los ámbitos que se requiera
• Contribuir a la reducción de emisiones de GEI
• Impulsar de manera masiva el uso de la TFV en
  aplicaciones domésticas, comerciales ye
  industriales.
• Fomentar e impulsar la formación de empresas en
  el desarrollo de tecnologías basadas en ERs
• Como dato
• El 1 de usuarios domésticos de la red
  representan un mercado de 544 MW que puede
  significar 1.0 Mt equivalentes de CO2 evitado

31
Perspectivas para el futuro

• Costo de los sistemas F V disminuye
• Costo de combustibles aumenta
• La perspectiva del uso de la tecnología FV tiende
  a ser competitivo económicamente en el ámbito
  urbano

32
Conclusiones

• Los sistemas fotovoltaicos son una tecnología de
  larga duración, confiable, segura y no
  contaminante que representa una alternativa para
  la diversificación energética propuesta.
• Los Programas de fomento y fortalecimiento a
  nivel mundial permiten garantizar el éxito de la
  aplicación masiva de la tecnología FV en México
• México debe implementar políticas y acciones que
  incluyan la TFV como una alternativa de
  diversificación energética y de mitigación de GEI

32

www.cie.unam.mx
33
Gracias
sgestec_at_cie.unam.mx www.cie.unam.mx