Energía solar fotovoltaica 2.pdf

Energía solar fotovoltaicaEste tipo de energía se usa para alimentar innumerables aplicaciones y aparatos autónomos, para abastecer refugios o viviendas aisladas de la red eléctrica y para producir electricidad a gran escala a través de redes de distribución. Debido a la creciente demanda de energías renovables, la fabricación de células solares e instalaciones fotovoltaicas ha avanzado considerablemente en los últimos años.[3] [4] Entre los años 2001 y 2015 se ha producido un crecimiento exponencial de la producción de energía fotovoltaica, doblándose aproximadamente cada dos años.[5] La potencia total fotovoltaica instalada en el mundo (conectada a red) ascendía a 16 GW en 2008, 40 GW en 2010, 100 GW en 2012 y 140 GW en 2013.[6][7][8][9] A finales de 2014, se habían instalado en todo el mundo cerca de 180 GW de potencia fotovoltaica.[10] Gracias a ello la energía solar fotovoltaica se ha convertido en la tercera fuente de energía renovable más importante en términos de capacidad instalada a nivel global, después de las energías hidroeléctrica y eólica, y supone ya una fracción significativa del mix eléctrico en la Unión Europea, cubriendo de media el 3,5 % de la demanda de electricidad y alcanzando el 7 % en los períodos de mayor producción.[11] En algunos países, como Alemania,[12][13] Italia[14][15] [16][nota 1] o España,[17] alcanza máximos superiores al 10 %, al igual que en algunos estados soleados de Estados Unidos, como California.[18] La producción anual de energía eléctrica generada mediante esta fuente de energía a nivel mundial equivalía en 2015 a cerca de 184 TWh, suficiente para abastecer las necesidades energéticas de millones de hogares y cubriendo aproximadamente un 1 % de la demanda mundial de electricidad.[11] Célula solar monocristalina durante su fabricación. Gracias a los avances tecnológicos, la sofisticación y la economía de escala, el coste de la energía solar fotovoltaica se ha reducido de forma constante desde que se fabricaron las primeras células solares comerciales,[19] aumentando a su vez la eficiencia, y logrando que su coste medio de generación eléctrica sea ya competitivo con las fuentes de energía convencionales[20] en un creciente número de regiones geográficas, alcanzando la paridad de red.[21] [22] [23] Programas de incentivos económicos, primero, y posteriormente sistemas de autoconsumo fotovoltaico y balance neto sin subsidios, han apoyado la instalación de la fotovoltaica en un gran número de países, contribuyendo a evitar la emisión de una mayor cantidad de gases de efecto invernadero.[24] La tasa de retorno energético de esta tecnología, por su parte, es cada vez mayor. Con la tecnología actual, los paneles fotovoltaicos recuperan la energía necesaria para su fabricación en un período comprendido entre 6 meses y 1 año y medio; Estación de servicio móvil en Francia que recarga la energía de los coches eléctricos mediante energía fotovoltaica. La energía solar fotovoltaica es una fuente de energía que produce electricidad de origen renovable,[1] obtenida directamente a partir de la radiación solar mediante un dispositivo semiconductor denominado célula fotovoltaica, o bien mediante una deposición de metales sobre un sustrato denominada célula solar de película fina.[2] 1 2 1 HISTORIA teniendo en cuenta que su vida útil media es superior a 30 años, producen electricidad limpia durante más del 95 % de su ciclo de vida. [25] 1 Historia Esquema del campo eléctrico creado en una célula fotovoltaica mediante la unión pn entre dos capas de semiconductores dopados. Ag Pd Ti Si -e n Antireflection layer SiO2 n+ P P+ +hole Aluminum El físico francés Alexandre-Edmond Becquerel fue el descubridor del efecto fotovoltaico en 1839, fundamental para el desarrollo de las células fotoeléctricas. Estructura básica de una célula solar basada en silicio, y su principio de funcionamiento. cas y ondas electromagnéticas, y sobre todo los de Albert El término “fotovoltaico” se comenzó a usar en Reino Einstein en 1905, proporcionaron la base teórica al efecto Unido en el año 1849.[26] Proviene del griego φώς: phos, fotoeléctrico,[30] que es el fundamento de la conversión de que significa “luz”, y de -voltaico, que proviene del ámbienergía solar a electricidad. to de la electricidad, en honor al físico italiano Alejandro Volta.[nota 2] El efecto fotovoltaico fue reconocido por primera vez unos diez años antes, en 1839, por el físico francés Alexandre-Edmond Becquerel,[27][28] pero la primera célula solar no se fabricó hasta 1883. Su creador fue Charles Fritts, quien recubrió una muestra de selenio semiconductor con pan de oro para formar la unión. Este primitivo dispositivo presentaba una eficiencia menor del 1 %, pero demostró de forma práctica que, efectivamente, producir electricidad con luz era posible.[29] Los estudios realizados en el siglo XIX por Michael Faraday, James Clerk Maxwell, Nikola Tesla y Heinrich Hertz sobre inducción electromagnética, fuerzas eléctri- 1.1 Principio de funcionamiento En un semiconductor expuesto a la luz, un fotón de energía arranca un electrón, creando a la vez un «hueco» en el átomo excitado. Normalmente, el electrón encuentra rápidamente otro hueco para volver a llenarlo, y la energía proporcionada por el fotón, por tanto, se disipa en forma de calor. El principio de una célula fotovoltaica es obligar a los electrones y a los huecos a avanzar hacia el lado opuesto del material en lugar de simplemente recombinarse en él: así, se producirá una diferencia de potencial y por lo tanto tensión entre las dos partes del material, 1.2 Primera célula solar moderna 3 como ocurre en una pila. que esta capa sólo se necesita básicamente para crear la Para ello, se crea un campo eléctrico permanente, a través ZCE que hace funcionar la célula. En cambio, el grosor de una unión pn, entre dos capas dopadas respectivamen- de la capa p es mayor: depende de un compromiso entre te, p y n. En las células de silicio, que son mayoritaria- la necesidad de minimizar las recombinaciones electrónhueco, y por el contrario permitir la captación del mayor mente utilizadas, se encuentran por tanto: número de fotones posible, para lo que se requiere cierto mínimo espesor. • La capa superior de la celda, que se compone de silicio dopado de tipo n.[nota 3] En esta capa, hay un En resumen, una célula fotovoltaica es el equivalente de número de electrones libres mayor que en una capa un generador de energía a la que se ha añadido un diodo. de silicio puro, de ahí el nombre del dopaje n, nega- Para lograr una célula solar práctica, además es preciso tivo. El material permanece eléctricamente neutro, añadir contactos eléctricos (que permitan extraer la enerya que tanto los átomos de silicio como los del mate- gía generada), una capa que proteja la célula pero deje rial dopante son neutros: pero la red cristalina tiene pasar la luz, una capa antireflectante para garantizar la globalmente una mayor presencia de electrones que correcta absorción de los fotones, y otros elementos que aumenten la eficiencia del misma. en una red de silicio puro. • La capa inferior de la celda, que se compone de silicio dopado de tipo p.[nota 4] Esta capa tiene por lo tanto una cantidad media de electrones libres menor que una capa de silicio puro. Los electrones están ligados a la red cristalina que, en consecuencia, es eléctricamente neutra pero presenta huecos, positivos (p). La conducción eléctrica está asegurada por estos portadores de carga, que se desplazan por todo el material. 1.2 Primera célula solar moderna El ingeniero estadounidense Russell Ohl patentó la célula solar moderna en el año 1946,[31] aunque otros investigadores habían avanzado en su desarrollado con anterioridad: el físico sueco Sven Ason Berglund había patentado en 1914 un método que trataba de incrementar la capacidad de las células fotosensibles, mientras que en 1931, el ingeniero alemán Bruno Lange había desarrollado una fotocélula usando seleniuro de plata en lugar de óxido de En el momento de la creación de la unión pn, los electro- cobre.[32] nes libres de la capa n entran instantáneamente en la capa p y se recombinan con los huecos en la región p. Existirá La era moderna de la tecnología solar no llegó hasta el así durante toda la vida de la unión, una carga positiva en año 1954, cuando los investigadores estadounidenses Gela región n a lo largo de la unión (porque faltan electro- rald Pearson, Calvin S. Fuller y Daryl Chapin, de los [33] descubrieron de manera accidennes) y una carga negativa en la región en p a lo largo de la Laboratorios Bell, tal que los semiconductores de silicio dopado con ciertas unión (porque los huecos han desaparecido); el conjunto impurezas eran muy sensibles a la luz. Estos avances conforma la «Zona de Carga de Espacio» (ZCE) y existe un tribuyeron a la fabricación de la primera célula solar cocampo eléctrico entre las dos, de n hacia p. Este campo mercial. Emplearon una unión difusa de silicio p–n, con eléctrico hace de la ZCE un diodo, que solo permite el una conversión de la energía solar de aproximadamente flujo de corriente en una dirección: los electrones pue6 %, un logro comparado con las células de selenio que den moverse de la región p a la n, pero no en la dirección [34][35] difícilmente alcanzaban el 0,5 %. opuesta y por el contrario los huecos no pasan más que de n hacia p. Posteriormente el estadounidense Les Hoffman, presiEn funcionamiento, cuando un fotón arranca un electrón dente de la compañía Hoffman Electronics, a través de su a la matriz, creando un electrón libre y un hueco, bajo el división de semiconductores fue uno de los pioneros en la efecto de este campo eléctrico cada uno va en dirección fabricación y producción a gran escala de células solares. opuesta: los electrones se acumulan en la región n (para Entre 1954 y 1960, Hoffman logró mejorar la eficiencia convertirse en polo negativo), mientras que los huecos se de las células fotovoltaicas hasta el 14 %, reduciendo los acumulan en la región dopada p (que se convierte en el costes de fabricación para conseguir un producto que pu[36] polo positivo). Este fenómeno es más eficaz en la ZCE, diera ser comercializado. donde casi no hay portadores de carga (electrones o huecos), ya que son anulados, o en la cercanía inmediata a la ZCE: cuando un fotón crea un par electrón-hueco, se 1.3 Primeras aplicaciones: energía solar espacial separaron y es improbable que encuentren a su opuesto, pero si la creación tiene lugar en un sitio más alejado de la unión, el electrón (convertido en hueco) mantiene Al principio, las células fotovoltaicas se emplearon de una gran oportunidad para recombinarse antes de llegar forma minoritaria para alimentar eléctricamente juguetes a la zona n. Pero la ZCE es necesariamente muy delgada, y en otros usos menores, dado que el coste de producción así que no es útil dar un gran espesor a la célula.[nota 5] de electricidad mediante estas células primitivas era deEfectivamente, el grosor de la capa n es muy pequeño, ya masiado elevado: en términos relativos, una célula que Este gigantismo era típico de una época en la que se proyectaba la creación de grandes ciudades espaciales. Las células de doble unión comenzaron su producción en cantidades industriales por ASEC en 1989. y pronto se incorporaron al diseño de nuevos satélites.[44] Detalle de los paneles solares fotovoltaicos de la Estación Espacial Internacional.[39] Este hito generó un gran interés en la producción y lanzamiento de satélites geoestacionarios para el desarrollo de las comunicaciones. En 1979 propusieron una flota de satélites en órbita geoestacionaria. En el diseño de éste se usaron células solares creadas por Peter Iles en un esfuerzo encabezado por la compañía Hoffman Electronics. Estados Unidos lanzó el Explorer 6. fotografiada contra la negrura del espacio y la delgada línea de la atmósfera de la Tierra. la industria espacial se decantó por el uso de células solares de arseniuro de galio (GaAs). las aplicaciones fotovoltaicas en los satélites espaciales continuaron su desarrollo. en los que la energía provendría de un dispositivo de captación de la luz solar. Había cier- En la década de 1970. fue la norteamericana Applied Solar Energy Corporation (ASEC). y Estados Unidos le seguiría un año después. La producción de equipos de deposición química de metales por vapores orgánicos o MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition)[47] no se desarrolló hasta la década de 1980. con el petróleo de nuevo en precios bajos. el Telstar se convirtió en el primer satélite de comunicaciones equipado con células solares.[45] A mediados de la década de 1980. Este satélite llevaba instalada una serie de módulos solares.[40] Gradualmente. soportados en unas estructuras externas similares a unas alas. que obtiene su energía a través de paneles fotovoltaicos. cada uno de los cuales mediría 5 x 10 km y produciría entre 5 y 10 GW. Pocos años después. en comparación con los 2 o 3 dólares que costaba un vatio procedente de una central termoeléctrica de carbón.[46] No obstante. La Estación Espacial Internacional. tras la primera crisis del petróleo. capaces de proporcionar una potencia de 14 W. Las células fotovoltaicas fueron rescatadas del olvido gracias a la carrera espacial y a la sugerencia de utilizarlas en uno de los primeros satélites puestos en órbita alrededor de la Tierra. con una eficiencia del 17% en AM0 (Air Mass Zero).[41][42] A partir de 1971. en 1962. el Departamento de Energía de los Estados Unidos y la agencia espacial NASA iniciaron el estudio del concepto de energía solar en el espacio. En 1970 la primera célula solar con heteroestructura de arseniuro de galio y altamente eficiente se desarrolló en la Unión Soviética por Zhorés Alfiórov y su equipo de investigación. pero en la práctica las células solares demostraron ser un gran éxito. La construcción implicaba la creación de una gran factoría espacial donde trabajarían continuamente cientos de astronautas. La Unión Soviética lanzó su primer satélite espacial en el año 1957. de manera accidental.[37] El sistema fotovoltaico le permitió seguir transmitiendo durante siete años mientras que las baterías químicas se agotaron en sólo 20 días. formados por 9600 células solares de la empresa Hoffman. Dejando aparte las dificultades técnicas. que ambicionaba el abastecimiento energético terrestre mediante satélites espaciales. La primera nave espacial que usó paneles solares fue el satélite norteamericano Vanguard 1. el programa fue cancelado. pocos años después. debido a su mayor eficiencia frente a las células de silicio. a partir de uniones simples de GaAs. lanzado en marzo de 1958 (hoy en día el satélite más antiguo aún en órbita). la propuesta fue desechada en 1981 por implicar un coste disparatado. limitando la capacidad de las compañías en la manufactura de células solares de arseniuro de galio. las estaciones espaciales soviéticas del programa Salyut fueron los primeros complejos orbitales tripulados en obtener su energía a partir de células solares. como consecuencia de un cambio del GaAs .[36] Este tipo de dispositivos se convirtió posteriormente en una característica común de muchos satélites. acopladas en estructuras a los laterales del módulo orbital.[38] En 1959. Fue un desarrollo crucial que estimuló la investigación por parte de algunos gobiernos y que impulsó la mejora de los paneles fotovoltaicos.4 1 HISTORIA to escepticismo inicial sobre el funcionamiento del sistema. La primera compañía que manufacturó paneles solares en cantidades industriales. produjera un vatio de energía mediante luz solar podía costar 250 dólares.[43] al igual que la estación norteamericana Skylab. de la NASA. su migración hacia la tecnología mente. la reducción de costes asociada a esta espacial Juno será la primera misión a Júpiter en usar pa. Sin embargo.[66] siones espaciales al exterior del Sistema Solar.[49][50][51] así como el Telescopio espacial Hubble.de los semiconductores. tener las mejores células posibles. y el único uso generalizado se pro• Representación artística de la sonda MESSENGER dujo en las aplicaciones espaciales.[62] Actualmente se está estudiando el potencial de la fotovoltaica para equipar las naves espaciales que orbiten más allá de 1.[52] en órbita alrededor de la Tierra.1.5 Reducción de precios 5 sobre los sustratos de GaAs. en un encuentro casual. La primera instalación comercial de este tipo se realizó en 1966. equipaviabilidad y el potencial de esta fuente de energía. en la órbita de Marte. faro de Noup Head en Reino Unido. donde se ha convertido en el medio más fiable para suministrar energía eléctrica en los vehículos espaciales. En su lugar. usaron paneles fotovoltaicos. Al caer su precio.5 Reducción de precios Júpiter. encontró escaso interés en su proyecto y no pudo obtener la financiación necesaria para su desarrollo.mitada. SMART-1. tradicionalmente usados en las mi. conMarte.la disponibilidad de lingotes más grandes a precios relavoltaica se ha empleado también con éxito en la misión tivamente inferiores. a GaAs sobre sustratos de germanio. Sin embargo.[65] da con módulos fotovoltaicos.se estimaba en 100 dólares por vatio ($/Wp). potencia a peso era mayor que la de cualquier otra tecnología competidora. si bien no es la única que se utiliza.células fotovoltaicas resultantes descendió en igual medinando energía a su propulsor de efecto Hall. La energía foto. en las que su relación en órbita de Mercurio. El grupo había llegado a la conclusión de que la energía eléctrica sería mucho más costosa en el año 2000. Más tarde. orbitando el planeta Las mejoras se produjeron de forma lenta durante las siJúpiter.[57][58] tribuyendo en gran medida a su desarrollo. el uso más lejano de la energía solar espacial había de circuitos integrados en la década de 1960 dio lugar a sido el de la sonda Stardust. y en 1970 el coste de las células solares todavía co de radioisótopos. también en órbita terrestre. lanzada en 2004 en órbita hacia un si esto reducía la eficiencia. dispone también de paneles solares.25 células era determinado en gran medida por la industria AU). el precio de las europea no tripulada a la Luna. proporcio. el precio de las cometa tan lejano del Sol como el planeta Júpiter (5. y fue crucial para demostrar la • Imagen artística de la sonda espacial Juno. En la imagen.[60] a 2 AU. este éxito también fue • El telescopio espacial Hubble.[61] La sonda da. sigue predominando a principios del siglo XXI en los satélites de órbita terrestre.[63] 1. es puesto en órbita desde la bodega del cial estaba dispuesto a pagar cualquier precio para obtransbordador Discovery en 1990.[48] Por ejemplo. permitiendo sustituir el uso de gas de antorcha por una fuente eléctrica renovable y autosuficiente. en el faro de la isla Ogami (Japón). La Estación Espacial Internacional. Se trató del primer faro del mundo alimentado mediante energía solar fotovoltaica. equipada con paneles solares.[55] Otros vehículos espaciales que utilizan la energía fotovoltaica para abastecerse son la sonda Mars Reconnaissance Orbiter. las sondas Magallanes. y consideraba que este aumento de precio haría .4 Primeras aplicaciones terrestres Desde su aparición en la industria aeroespacial.[53][54] al igual que en su día la estación espacial Mir. fue presentado a un equipo de la compañía petrolera Exxon que estaban buscando proyectos estratégicos a 30 años vista. Mars Global Surveyor y Mars Observer. A finales de la década de 1960. Sin embargo. está dotada de grandes sistemas fotovoltaicos que alimentan todo el complejo espacial. La tecnología fotovoltaica. los robots de la NASA en Las aplicaciones aisladas de la red eléctrica supusieron uno de los primeros usos terrestres de la energía solar fotovoltaica.[59] anterior. • Ilustración de la sonda Mars Reconnaissance Orbiter. el químico industrial estadounidense Elliot Berman estaba investigando un nuevo método para la producción de la materia prima de silicio a partir de un proceso en cinta.[64] la energía solar fotovoltaica ha desarrollado un gran número de aplicaciones terrestres.creciente popularización de la energía fotovoltaica fue lineles fotovoltaicos en lugar de un generador termoeléctri. equipado con panela razón de su lento crecimiento: el mercado aeroespales solares. por lo que no había ninguna razón para invertir en soluciones de menor costo La nave Rosetta.[56] Spirit y Opportunity. guientes dos décadas. 6 1 HISTORIA las fotovoltaicas podían fabricarse a partir del material desechado por el mercado de la electrónica. Su solución consistió en utilizar circuitos impresos en la parte posterior. lo que reducía la cantidad de cableado para un área de panel dado. El momento no podía ser más adecuado. Elliot Berman. El proceso comenzaba con la formación de un lingote de silicio. Las pequeñas imperfecciones que podían arruinar un lingote de silicio (o una oblea individual) para su uso en electrónica. Consciente de que el concepto del “silicio en cinta” podría tardar años en desarrollarse. el equipo comenzó a buscar maneras de reducir el precio a 20 $/Wp usando materiales existentes.[66] Boya marítima operada por la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) de Estados Unidos. denominado Solar Power Corporation (SPC).[66] Tideland presentó en el mercado una boya alimentada mediante energía fotovoltaica y pronto estaba arruinando el negocio de Automatic Power. disminuyendo el precio de los módulos fotovoltaicos a una quinta parte en sólo dos años. y mediante la impresión de los electrodos directamente sobre esta superficie. el rápido autendrían poco efecto en aplicaciones solares. Berman se unió al laboratorio de Exxon en Linden. Las célu. SPC comenzó a contactar con las compañías fabricantes de boyas de navegación ofreciéndoles el producto. en 1973 SPC estaba produciendo paneles a 10 $/Wp y vendiéndolos a 20 $/Wp. Mediante el uso de las obleas más grandes disponibles. prueba diferentes módulos fotovoltaicos manufacturados por su compañía. Su equipo también exploró otras formas de mejorar el montaje de las células en matrices. plástico acrílico en la parte frontal. Berman se dio cuenta de que el silicio ya existente en el mercado ya era “suficientemente bueno” para su uso en células solares. para su uso como células. Al darse cuenta de que las células solares podían comerse parte del negocio y los beneficios que el sector de baterías le producía.6 El mercado de la navegación marítima más atractivas a las nuevas fuentes de energía alternativas. embutiendo las células. Berman se dio cuenta de que las obleas de corte basto ya tenían de por sí una superficie frontal anti reflectante perfectamente válida. y empaquetándolas en paneles con sus nuevos métodos. y pegamento de silicona entre ambos. se eliminaron dos pasos importantes en el proceso de fabricación de células.[66] Su esfuerzo fue dirigido en primer lugar a analizar el mercado potencial para identificar los posibles usos que existían para este nuevo producto. En 1969. SPC se volvió entonces a Tideland Signal. siendo la energía solar la más interesante entre estas. a continuación. a comienzos de los años 1970. la empresa comenzó a comprar a muy bajo coste silicio rechazado a fabricantes ya existentes. Solar Power Corporation. lo que traería como consecuencia una gran mejora de su precio. Al ver que no había interés por parte de Automatic Power.[66] Uno de los pioneros del desarrollo de la tecnología fotovoltaica para uso terrestre. y rápidamente descubrió que si el coste por vatio se redujera desde los 100 $/Wp a cerca de 20 $/Wp surgiría una importante demanda. La principal empresa del sector era Automatic Power. que se cortaba transversalmente en discos llamados obleas. Nueva Jersey. incluso aunque no se tratara de un material ideal.mento en el número de plataformas petrolíferas en alta . otra compañía suministradora de baterías formada por ex-gerentes de Automatic Power.[66] Poniendo en práctica todos estos cambios. se dotaba de un recubrimiento con una capa anti reflectante. eliminando los costosos materiales y el cableado manual utilizado hasta entonces en aplicaciones espaciales. Automatic Power compró un prototipo solar de Hoffman Electronics para terminar arrinconándolo. La constatación de que las células existentes se basaban en el proceso estándar de fabricación de semiconductores supuso un primer avance. 1. Posteriormente se realizaba el pulido de las obleas y. un fabricante de baterías desechables. pero se encontró con una situación curiosa. Amoco (más tarde adquirida por BP) y Mobil mantuvieron grandes divisiones solares durante las décadas de 1970 y 1980. y fueron durante décadas los mayores productores de paneles solares. los equipos más antiguos quedaron disponibles a precios reducidos. las grandes compañías petroleras comenzaron la creación de una serie de empresas de energía solar. Vehículo eléctrico propulsado mediante energía fotovoltaica.7 pos antiguos se hicieron disponibles en el mercado excedentario. En los años siguientes. en la mayoría de las aplicaciones de telecomunicaciones.[69] A mediados de la década de 2000. Shell. IBM. Exxon. Las células crecieron en tamaño cuando estos equi- La producción industrial a gran escala de paneles fotovoltaicos despegó en la década de 1980. Las compañías petroleras disponían ahora de ingentes fondos debido a sus enormes ingresos durante la crisis. vencedor del South African Solar Challenge. el gigante petrolero ARCO.1 Telecomunicaciones y señalización La energía solar fotovoltaica es ideal para aplicaciones de telecomunicaciones. que estaba buscando un mercado donde vender su producto.[67] 1. y desde el año 2008 casi todos los nuevos paneles utilizan células de 6 pulgadas (150 mm). Motorola.[69] 2 Aplicaciones de la energía solar fotovoltaica Perfeccionando la tecnología Repetidor de telecomunicaciones alimentado mediante paneles solares. Durante la década de 1990.[68] A medida que la industria de los semiconductores se desarrolló hacia lingotes cada vez más grandes. y estuvo en funcionamiento continuo desde su compra por ARCO en 1977 hasta 2011 cuando fue cerrada por la empresa SolarWorld.7 mar y demás instalaciones de carga produjo un enorme mercado entre las compañías petroleras. las células de polisilicio se hicieron cada vez más populares. se utilizan baterías de almacenamiento y la .[70] En términos de las propias células. Las compañías ARCO. que se utilizan en la parte frontal de los paneles. Los primeros paneles de ARCO Solar se equipaban con células de 2 a 4 pulgadas (51 a 100 mm) de diámetro. con precios menores de 2 $/Wp para todo el sistema fotovoltaico. En las décadas transcurridas desde los avances de Berman. pero se cultivan en grandes cubas que reducen en gran medida el coste de producción. el polisilicio dominaba en el mercado de paneles de bajo coste. Esto es debido a que. Las empresas de tecnología también realizaron importantes inversiones.[69] Estas células ofrecen menos eficiencia que aquellas de monosilicio. SPI pronto fue adquirida por uno de sus clientes más importantes. formando ARCO Solar. Tyco y RCA. y entre sus múltiples usos se pueden destacar: 2. incluyendo General Electric. las mejoras han reducido los costes de producción por debajo de 1 $/Wp. antenas de radio y televisión. sólo ha habido un cambio importante. La fábrica de ARCO Solar en Camarillo (California) fue la primera dedicada a la construcción de paneles solares. pero también eran muy conscientes de que su éxito futuro dependería de alguna otra fuente de energía.[66] Esta situación se combinó con la crisis del petróleo de 1973. El precio del resto de elementos de una instalación fotovoltaica supone ahora un mayor coste que los propios paneles. de Solar Power International (SPI) en California. estaciones repetidoras de microondas y otros tipos de enlaces de comunicación electrónicos. Automatic Power comenzó entonces a procurarse su propio suministro de paneles solares fotovoltaicos. Los paneles en la década de 1990 y principios de 2000 incorporaban generalmente células de 5 pulgadas (125 mm). Encontraron a Bill Yerkes.[69] También la introducción generalizada de los televisores de pantalla plana a finales de la década de 1990 y principios de 2000 llevó a una amplia disponibilidad de grandes láminas de vidrio de alta calidad. la energía fotovoltaica permite abastecer energía eléctrica de forma práctica y competitiva. Como Tideland había tenido éxito. entre las que se encuentran por ejemplo las centrales locales de telefonía. En lugares de difícil acceso. Estas aplicaciones incluyen por ejemplo las lámparas solares. se está incorLas células fotovoltaicas también se utilizan para alimen. por ejem. en el Parque nacional de Aigüestortes y Lago de San Mauricio (Pirineos. 2.[73][74] teléfonos de emergencia. en Edimburgo.[66] Parquímetro abastecido mediante energía solar fotovoltaica. bombas de agua. se instalan transmisores de baja potencia En los países en desarrollo. las señales de radio y televisión pueden verse interferidas o reflejadas debido al terreno ondulado. estaciones de carga[76][77] o sistemas remotos de vigilancia. señalización ferroviaria.[71] red eléctrica más próxima. conviene tener en cuenta que aproximadamente una cuarta parte de la población mundial todavía no tiene acceso a la energía eléctrica. Sharp EL-8026 o Teal Photon. hizo posible a finales de la década de 1970 el uso de células solares como fuente de electricidad en calculadoras.[75] señales de tráfico temporales o permanentes.2 Dispositivos aislados La reducción en el consumo energético de los circuitos integrados. balizamiento para protección aeronáutica. plo en los postes de SOS (Teléfonos de emergencia) en carreteras. España). tales como la Royal Solar 1. Reino Unido. Para comprender la importancia de esta posibilidad.[72] También otros dispositivos fijos que utilizan la energía fotovoltaica han visto aumentar su uso en las últimas décadas.tran situados en áreas remotas. las placas fotovoltaicas se emplean como alternativa económicamente viable desde hace décadas.3 Electrificación rural Calculadora solar básica Sharp. a varios kilómetros de la ción local. Debido a ello. En entornos aislados.[78] instalación eléctrica se realiza normalmente en corriente continua (DC). parquímetros.porando la energía fotovoltaica de forma creciente para tar sistemas de comunicaciones de emergencia. muchos pueblos se encuen(LPT) para recibir y retransmitir la señal entre la pobla.8 2 APLICACIONES DE LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA Refugio de montaña alimentado mediante energía fotovoltaica.proporcionar suministro eléctrico a viviendas o instala- . compactadores de basura. donde se requiere poca potencia eléctrica y el acceso a la red es difícil. En terrenos accidentados y montañosos. en lugares donde el coste de conexión a la red eléctrica o el uso de pilas desechables es prohibitivamente caro. estaciones meteorológicas o sistemas de vigilancia de datos ambientales y de calidad del agua. 2. En estos emplazamientos. agua potable en comunidades aisladas o abrevaderos para el ganado. aunque normalmente este tipo de iniciativas se han visto relegadas a puntuales esfuerzos humanitarios. Un ejemplo de ello lo constituyen las empresas mineras.[92] Este tipo de sistemas también puede utilizarse en combinación con otras fuentes de generación de energía renovable.[81] 2. 9 irrigación o almacenamiento de agua. Esto permite dimensionar sistemas Challenge. que combinan esta energía con generadores diésel para producir electricidad de forma continua y estable.15 kW hasta más de 55 kW de potencia. El precio de las lámparas solares era aproximadamente el mismo que el coste del suministro de queroseno durante unos pocos meses.[93] También se emplea la fotovoltaica para alimentar instalaciones de bombeo para sistemas de riego.[89] Este tipo de instalaciones están equipadas normalmente con equipos auxiliares. tales como la energía eólica.5 Sistemas híbridos solar-diésel Debido al descenso de costes de la energía solar fotovoltaica.4 Sistemas de bombeo Los sistemas de bombeo fotovoltaico pueden utilizarse para proporcionar agua en sistemas de riego. el uso combinado de la fotovoltaica permite disminuir en gran medida la dependencia del combustible diésel. que pueden ser empleados para abastecer complejos sistemas de Aunque la fotovoltaica todavía no se utiliza de forma ge- . y presentan un menor impacto ambiental que los sistemas de bombeo alimentados mediante motores de combustión interna. mientras que las nuevas instalaciones híbridas se diseñan de tal manera que permiten utilizar el recurso solar siempre que está disponible. en lugares remotos de India un programa de iluminación rural ha provisto iluminación mediante lámparas LED alimentadas con energía solar para sustituir a las lámparas de queroseno.6 áreas rurales y abrevaderos para el ganado. desde 0.[85][86] Las bombas utilizadas pueden ser tanto de corriente alterna (AC) como corriente continua (DC).[80] Estas son áreas en las que los beneficios sociales y económicos para la población local ofrecen una excelente razón para instalar paneles fotovoltaicos. vehículo solar competidor en el World Solar paneles fotovoltaicos. minimizando el uso de los generadores. En estos casos.[87][88] 2.[79] Cuba y otros países de Latinoamérica están trabajando para proporcionar energía fotovoltaica en zonas alejadas del suministro de energía eléctrica convencional.[89][91] cuyas explotaciones se encuentran normalmente en campo abierto. Por ejemplo. tales como baterías y sistemas especiales de control para lograr en todo momento la estabilidad del suministro eléctrico del sistema. alejadas de los grandes núcleos de población.5 Sistemas híbridos solar-diésel ciones médicas en áreas rurales. agua potable en 2. se está extendiendo asimismo el uso de sistemas híbridos solar-diésel. que tienen además una menor fiabilidad. mientras que para aplicaciones más grandes se utilizan motores de corriente alterna acoplados a un inversor que transforma para su uso la corriente continua procedente de los Equipo del Nuna 3.[90] Debido a su viabilidad económica (el transporte de diésel al punto de consumo suele ser costoso) en muchos casos se sustituyen antiguos generadores por fotovoltaica. disminuyendo así el impacto ambiental de la generación eléctrica en comunidades remotas y en instalaciones que no están conectadas a la red eléctrica. permitiendo ahorros de hasta el 70% en el coste de la energía.[84] Su coste es generalmente más económico debido a sus menores costes de operación y mantenimiento.[66] Transporte y navegación marítima Los sistemas de bombeo fotovoltaico (al igual que los alimentados mediante energía eólica) son muy útiles allí donde no es posible acceder a la red general de electricidad o bien supone un precio prohibitivo.2.[82][83] o para sistemas de desalinización de agua. Normalmente se emplean motores de corriente continua para pequeñas y medianas aplicaciones de hasta 3 kW de potencia. [100] El Solar Impulse es un proyecto dedicado al desarrollo de un avión propulsado únicamente mediante energía solar fotovoltaica. un sistema fotovoltaico también puede importantes se mencionan a continuación: ser emplazado físicamente separado del edificio.7 Fotovoltaica integrada en edificios noche. sistemas de carga para los acumuladores eléc.[109] Existen otros. y los inversores para la transformación de la corriente continua en corriente alterna. siempre La recarga de vehículos eléctricos está cobrando cada vez que exista una brecha abierta por la que el aire pueda circular entre los paneles y el techo.[103] Una planta solar fotovoltaica cuenta con distintos elementos que permiten su funcionamiento. vehículos de recreo.[104] Generalmente. un módulo o panel fotovoltaico consiste La fotovoltaica integrada en edificios (BIPV.en una asociación de células. de potencia generalmente menor. Marquesina solar situada en el aparcamiento de la Universidad Autónoma de Madrid (Madrid.[95][96] Se ha demostrado sobradamente la posibilidad práctica de diseñar y fabricar vehículos propulsados mediante energía solar. En 2010. El prototipo puede volar durante el día propulsado por las células solares que cubren sus alas. Francia. pal o secundaria en los nuevos edificios domésticos e industriales. se habían instalado sobre tejados.[107] 2.[100] de refrigeración pasiva en los edificios durante el día y además ayudan a mantener el calor acumulado durante la 2.[105] e incluso en otros elementos arquitectónicos.8 Fotovoltaica de conexión a red Una de las principales aplicaciones de la energía solar fotovoltaica más desarrollada en los últimos años. como son los paneles fotovoltaicos para la captación de la radiación solar. en sus si.[106] Las tejas con células fotovoltaicas integradas son también bastante comuLa energía solar también se utiliza de forma habitual en nes en este tipo de integración.[66] térmicas ha demostrado que los paneles solares. boyas y balizas de navegación marítima. faros. consiste en las centrales conectadas a red para suministro eléctrico.[94] mientras que otros prototipos híbridos los utilizan para recargar sus baterías sin necesidad de conectarse a la red eléctrica. a la vez que carga las baterías que le permiten mantenerse en el aire durante la noche. los más Alternativamente.10 3 COMPONENTES DE UNA PLANTA SOLAR FOTOVOLTAICA neralizada para proporcionar tracción en el transporte.[101][102] Proyecto BIPV ISSOL en la estación de ferrocarril Gare TGV de Perpignan. claraboyas o fachadas. más del 80% de los 9000 MW de 3.1 Paneles solares fotovoltaicos fotovoltaica que Alemania tenía en funcionamiento por entonces. como tragaluces. se está utilizando cada vez en mayor medida para proporcionar energía auxiliar en barcos y automóviles. pero conectado a la instalación eléctrica del mismo para suministrar energía. proporcionan un efecto mayor importancia. y sistemas de protección catódica.Según un estudio publicado en 2011.vidrio y una capa posterior de un polímero termoplástico . o bien se integran en elementos de la propia estructura del edificio. encapsulada en dos capas de glas en inglés) se está incorporando de forma cada vez EVA (etileno-vinilo-acetato).[99] siendo considerado el transporte rodado el más viable para la fotovoltaica. España). Algunos vehículos están equipados con aire acondicionado alimentado mediante paneles fotovoltaicos para limitar la temperatura interior en los días calurosos. 3 Componentes de una planta solar fotovoltaica Muchas instalaciones fotovoltaicas se encuentran a menudo situadas en los edificios: normalmente se sitúan sobre un tejado ya existente. pero igualmente conectados a la red eléctrica. el uso de imágenes tricos de los barcos. entre una lámina frontal de más creciente como fuente de energía eléctrica princi.[108] así como los sistemas de autoconsumo fotovoltaico. así como barcos[97][98] y aviones. como por ejemplo puentes. Estos paneles siguen el recorrido del Sol sobre un eje.3 Seguidores solares 11 Un inversor solar instalado en una planta de conexión a red en Speyer. lo que explica que su rendimiento sea algo inferior al de las células monocristalinas. • Las células de silicio amorfo.[113][114] Los seguidores solares son bastante comunes en aplicaciones fotovoltaicas. El proceso. Son menos eficientes que las células de silicio cristalino pero también menos costosas. en torno al 30% para los primeros y un 6% adicional para los segundos. • Se transforma con un inversor en corriente alterna.[110] Muy frecuentemente este conjunto es enmarcado en una estructura de aluminio anodizado con el objetivo de aumentar la resistencia mecánica del conjunto y facilitar el anclaje del módulo a las estructuras de soporte. Alemania. • En plantas de potencia inferior a 100 kW se inyecta la energía directamente a la red de distribución en baja tensión (400 V en trifásico o 230 V en monofásico). • Las células de silicio monocristalino están constituidas por un único cristal de silicio.2 Inversores La corriente eléctrica continua que proporcionan los módulos fotovoltaicos se puede transformar en corriente alterna mediante un aparato electrónico llamado inversor[109] e inyectar en la red eléctrica (para venta de energía) o bien en la red interior (para autoconsumo). sería el siguiente: Planta solar situada en la Base de la Fuerza Aérea Nellis (Nevada.[69] Se caracterizan por un color azul más intenso. simplificado. por ejemplo. Célula fotovoltaica (frecuentemente se emplea el tedlar) u otra lámina de cristal cuando se desea obtener módulos con algún grado de transparencia. Estados Unidos). El uso de seguidores a uno o dos ejes permite aumentar considerablemente la producción solar.3 Este tipo de células presenta un color azul oscuro uniforme. el que se emplea en aplicaciones solares como relojes o calculadoras.3. Este tipo de células es. normalmente manufacturado mediante el proceso Czochralski.[112] 3. en lugares de elevada radiación directa.[115] Existen de varios tipos: . Seguidores solares • Las células de silicio policristalino (también llamado multicristalino) están constituidas por un conjunto de cristales de silicio.[110] Las células más comúnmente empleadas en los paneles fotovoltaicos son de silicio. • Y para potencias superiores a los 100 kW se utiliza un transformador para elevar la energía a media tensión (15 ó 25 kV) y se inyecta en las redes de transporte para su posterior suministro. y se puede dividir en tres subcategorías: • Se genera la energía a bajas tensiones (380-800 V) y en corriente continua.[111] 3. Posibilidad de aumento de potencia de la planta sin Recientemente se ha anunciado el desarrollo de plantas cambiar el conductor. para su posterior distribución y transporte. A su lado se encuentra el vehículo eléctrico Tesla Roadster. donde se transforma generalmente en corriente alterna para su posterior utilización. Las instalaciones de concentración fotovoltaica se sitúan en emplazamientos de alta irradiación solar directa. de grandes dimensiones (por encima de 1 MW). . El giro se ajusta para que la normal a la superficie coincida en todo momento con el meridiano local que contiene al Sol. se puede utilizar la tecnología más eficiente (triple unión. Es el elemento que transporta la energía eléctrica desde su generación. El giro se ajusta para que la normal a la superficie coincida en todo momento con el meridiano terrestre que contiene al Sol. 3.4 Cableado Conectores de un panel solar. por ejemplo).5 pendicular al Sol. Estados Unidos. de doble eje para posibilitar un máximo aprovechamiento Mejora del performance ratio (PR) de la instalación. pero en los últimos años se han puesto en marcha instalaciones de mayor tamaño como la de ISFOC (Instituto de Sistemas Solares Fotovoltaicos de Concentración) en Puertollano (Castilla La Mancha) con 3 MW suministrando electricidad a la red eléctrica. permitiendo apreciar su escala. Otro tipo de tecnología en las plantas fotovoltaicas son las que utilizan una tecnología de concentración llamada CPV por sus siglas en inglés (Concentrated Photovoltaics)[116] para maximizar la energía solar recibida por la instalación.[120] Las plantas de concentración fotovoltaica utilizan un seguidor Mejor respuesta a posibles cortocircuitos. utilizados para transportar la corriente continua generada por el mismo hasta el inversor. Por otro lado. Esto.[116] de tal modo que. pal barrera a resolver por la tecnología de concentración.3. El giro se ajusta para que la normal a la superficie coincida en todo momento con el meridiano terrestre que contiene al Sol. del recurso solar durante todo el día. China. el sistema óptico introduce un factor de pérdidas que hace recuperar menos radiación Líneas más descargadas. Plantas de concentración fotovoltaica • En un eje polar: la superficie gira sobre un eje orientado al sur e inclinado un ángulo igual a la latitud. constituye la princide los cables. Sudáfrica. • En un eje horizontal: la superficie gira en un eje horizontal y orientado en dirección norte-sur.12 3 COMPONENTES DE UNA PLANTA SOLAR FOTOVOLTAICA • En dos ejes: la superficie se mantiene siempre per. lo que prolonga la vida útil que la fotovoltaica plana. México. al igual que en una central térmica solar. Australia. el ángulo de la superficie es constante e igual a la latitud. como son los países a ambas riberas del Mediterráneo. unido a la elevada precisión de los sistemas de seguimiento. Su dimensionamiento viene determinado por el criterio más restrictivo entre la máxima caída de tensión admisible y la intensidad máxima admisible.[117][118][119] La idea básica de la concentración fotovoltaica es la sustitución de material semiconductor por material reflectante o refractante (más barato). • En un eje azimutal: la superficie gira sobre un eje vertical. etc. dada la pequeña superficie de célula solar empleada. Aumentar las secciones de conductor que se obtienen como resultado de los cálculos teóricos aporta ventajas añadidas como: • • • • Seguidor solar dotado con paneles de concentración fotovoltaica. El grado de concentración puede alcanzar un factor de 1000. capaz de producir 53 kW. Hasta el año 2006 estas tecnologías formaban parte del ámbito de investigación. 4.3–1. Desde entonces.[127] La considerable potencia instalada en Alemania ha protagonizado varios récords durante los últimos años.[132][133][134] A comienzos de verano de 2011.[125] Mapamundi de radiación solar.[131] En junio de 2014. se financia Alemania es uno de los líderes mundiales en la instala. Este coste es repartido entre todos los contribuyentes mediante un sobrecoste de 3. Aproximadamente el 90% de los paneles solares instalados en Alemania se encuentran situados sobre tejado. al producir hasta el 50. aproximadamente 1.ma de tarifas de inyección cuyos detalles no se conocen derato hasta que Alemania la sobrepasó en 2005.cluiría cuando la potencia instalada alcanzase los 52 GW.5 GW.[128][nota 6] Alemania pulverizó este récord el 21 de julio de 2013. uno de los países donde la fotovoltaica está energía mediante baterías es indispensable para el despliegue masivo de renovables como la energía eólica o experimentando un crecimiento más vertiginoso. Cuando esto suceda. ción de energía fotovoltaica desde sus inicios hasta 1997.24 GW. la fotovoltaica alemana volvió a batir récords durante varios días.4 millones de pequeños sistemas fotovoltaicos contribuyeron a esta nueva marca.a las instalaciones fotovoltaicas menores de 30 kW que ción de energía fotovoltaica. El programa Sólo en 2011. el Gobierno alemán anunció que el esquema actual de tarifas reguladas conHistóricamente. el coste de las instalaciones fotovoltaicas ha descendido más del 50% en cinco años. Potencia fotovoltaica mundial instalada hasta 2013. el 3% en 2013 y 2014. Japón. con una potencia instalada instalen baterías y acumulen electricidad. lo que equivale a la potencia de generación de veinte centrales nucleares trabajando a plena capacidad. que fue introducida por la “German Renewable Energy Act”. man.[124] Alemania se ha marcado el objetivo de producir el 35% de la electricidad mediante energías renovables en 2020 y alcanzar el 100% en 2050. Alemania instaló cerca de 7.[129][130] Debido al carácter altamente distribuido de la fotovoltaica alemana. consciente de que el almacenamiento de dos Unidos. desde 2006. y de esta forma se logra disponer de la energía cuando el recurso no esté disponible –no haya del total consumido en el país. A comienzos de 2014 Alemania es.todavía. dada su intermitencia. ley publicada el año 2000. por ejemplo.[123][13] viento o sea de noche–. y superar el anterior récord de potencia instantánea hasta los 24.[122] y está dotado con 25 millones de euros anuales repartidos la fotovoltaica produjo 18 TW·h de electricidad. en megavatios (MW).1 Alemania 13 energía renovable.No obstante. las tarifas introducidas costaban a Alemania unos 14 000 millones de euros por año.[121] 4 El desarrollo de la energía solar fotovoltaica en el mundo En 2012.[136] además de facilitar la estabiEl mercado fotovoltaico en Alemania ha crecido consilidad del sistema eléctrico. junto a Italia. la fotovoltaica. Alemania aplicará un nuevo esquecuando fueron alcanzados por Japón. el 1 de mayo de 2013 Alemania puso en marcha un nuevo programa de ayudas para incentivar sistemas fotovoltaicos con bate4. las plantas solares fotovoltaicas instaladas en el país produjeron 22 000 MWh en la hora del mediodía.1 Alemania rías de almacenamiento. con una potencia instantánea de 24 GW a mediodía. China y Esta.[136] De esta manera. que mantuvo el li. expresada por región.[137] derablemente desde principios del siglo XXI gracias a la creación de una tarifa regulada para la producción de . Los pequeños puntos en el mapa muestran el área total de fotovoltaica necesaria para cubrir la demanda mundial de energía usando paneles solares con una eficiencia del 8%. por cada kW de almacenamiento de batería. tanto para las instalaciones eólicas como solares. con 660 euros a principios de 2015 superior a los 38 gigavatios (GW).6 céntimos de € por kWh[126] (aproximadamente el 15% del coste total de la electricidad para el consumidor doméstico).[135] teniendo esa posición desde entonces. Durante dos días consecutivos de mayo de 2012.6% de toda la demanda eléctrica durante un solo día. los Estados Unidos lideraron la instala. 2 China China Photovoltaics Cumulative Capacity Cumulative Capacity (Megawatts) 20000 18800 de la Comisión. las autoridades chinas se han visto obligadas a revaluar en varias ocasiones su objetivo de potencia fotovoltaica para 2015.[138] En 2009.[149] Este progresivo aumento indica que seguramente la previsión para 2020 también se verá incrementada. China añadió 5 GW de energía fotovoltaica en 2012.80 yuanes por kWh. mientras que por las mismas fechas. lo que significó llegar al mismo nivel de las tarifas aplicables a las plantas de carbón. Sin embargo. La energía fotovoltaica se ha convertido en una de las mayores industrias de la República Popular China. establecido en 40 GW. Este incremento en la potencia instalada se debió. principalmente. fijando el objetivo a largo plazo en 20–30 GW para 2020. La potencia total instalada en China puede crecer hasta los 70 GW en 2017. La producción de paneles y células fotovoltaicas en China se ha incrementado notablemente durante la última década: en 2001 mantenía una cuota inferior al 1% del mercado mundial. seguramente hasta 100 GW.3 Japón La energía fotovoltaica en Japón. El país es uno de los líderes en la fabricación de módulos fotovoltaicos y se en- .[141][142] y según las previsiones tenía previsto instalar hasta 6. se ha expandido rápidamente desde la década de 1990. Wang Zhongying.[138] En mayo de 2011. superando incluso la demanda mundial. hasta alcanzar los 2900 MW.[140] Batiendo todas las previsiones. de acuerdo a los últimos planes de la comisión reguladora del país. la tarifa de inyección bajó hasta 0.[146][147] con previsiones adicionales de añadir hasta 14 GW más durante 2014. que actualmente comienza a ser una opción más barata que otras fuentes de energía. es decir vendiendo sus paneles a precios por debajo de coste. mencionó en una conferencia solar en Shanghai que este plan podía ser superado ampliamente.[150] Este crecimiento refleja el abrupto descenso de costes de la energía fotovoltaica.[139] 15000 10000 7000 5000 3300 19 24 42 52 62 70 80 100 140 300 800 0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 Year Capacidad fotovoltaica total instalada en China entre 2000 y 2013.[151][152] 4. entre las que destacan Suntech y Yingli. De acuerdo a los planes desvelados en 2007 por la “Comisión para la Reforma y el Desarrollo Nacional” del país. Como resultado.14 4 EL DESARROLLO DE LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA EN EL MUNDO 4.[144][145] a comienzos de 2014 se hizo público que China contaba ya con cerca de 20 GW de potencia fotovoltaica. imponiendo aranceles a la importación de este material. la Unión Europea acusó a la industria china de estar realizando dumping. tras instalar 12 GW a lo largo de 2013. llevando la potencia total instalada en el país hasta un total de más de 8000 MW. la Asamblea Popular Nacional de China estableció 5 GW como el objetivo mínimo oficial para 2015. Asimismo.[148] Debido a tan rápido crecimiento. Market Share of Photovoltaic Cells 60% 50% 40% Market share China Taiwan Japan Malaysia Germany United States 30% 20% 10% 0% 1995 2000 2005 Year 2010 2015 Cuota de mercado de los principales países productores de células fotovoltaicas entre 1995 y 2013.8 GW adicionales más en 2013. llegando incluso a los 10 GW en 2020. Japón y Estados Unidos sumaban más del 70% de la producción mundial. superando ampliamente la barrera de los 10 GW. a un crecimiento en el número de instalaciones residenciales.[150] La capacidad de producción de paneles solares chinos prácticamente se cuadruplicó entre los años 2009 y 2011. Fuentes del gobierno chino han afirmado que la fotovoltaica presentará precios más competitivos que el carbón y el gas (aportando además una mayor independencia energética) a finales de esta década. superando incluso las previsiones iniciales.[143] Pulverizando de nuevo todas las estimaciones. El país asiático cuenta con unas 400 empresas fotovoltaicas. En 2014 producía apoximadamente la mitad de los productos fotovoltaicos que se fabrican en el mundo (China y Taiwan juntos suman más del 60% de cuota). tanto a precios minoristas como comerciales. También la instalación de energía fotovoltaica se ha desarrollado espectacularmente en el país asiático en años recientes. la tendencia se ha invertido y en la actualidad China supera ampliamente al resto de productores. la potencia instalada en el país debía crecer hasta los 1800 MW en 2020. un oficial A finales de 2011 China dobló su potencia fotovoltaica instalada respecto al año anterior. [153][154][155] La irradiación en Japón es óptima. incluyendo en esta planificación a la energía solar en diferentes proporciones.[163] mientras California lidera el número total de hogares con energía solar. al igual que su conexión a la red. la potencia total instalada se acercaba 4.5 Italia más en los próximos años. La fotovoltaica en Italia ha alcanzado estas cifras gracias al programa de incentivos llamado Conto Energia. situándose entre 4.8 kWh·m²·día.[166] Estados Unidos superó los 20 GW de potencia fotovol. el gobernador de California Jerry Brown ha firmado una legislación requiriendo que el 33% de la electricidad del estado se genere mediante energías renovables a finales de 2020. especialmente en el secmerosas plantas de conexión a red.[156] La mayoría de ese volumen (738 MW).6% del total de la energía consumida en el país durante el año.tencial durante el día. Gracias a esta tendencia. mientras que 335 MW fueron importados. creciendo a una media del 40% cada año. muchos estados han fijado individualmente objetivos en materia de energías renovables. con más de 23 GW a finales de 2014.[167] cerca de un 3. el mercado fotovoltaico ha estado muy desplazado al segmento residencial. Las empresas están adquiriendo cada vez en mayor medida grandes superficies en estas zonas. añadiendo sólo en 2015 otros [159] 10. de forma que la energía solar se convierta en una tecnología directamente enchufable (“plug-and-play”). el coste del kWh producido mediante energía fotovoltaica se ha visto enormemente reducido. según se desprende de los datos de la Asociación Japonesa de Energía Fotovoltaica (Japan Photovoltaic Energy Association.[165] En 2014.5% a la demanda eléctrica del país. y cuenta con nu.[14] El crecimiento ha sido exponencial: la potencia instalada se triplicó en 2010 y se cuadruplicó en 2011. entre los que destacan Kyocera. JPA). Nevada y Arizona.[11] La previsión apunta a que el mercado fotovoltaico japonés crecerá aun 4. Tradicionalmente. donde el terreno disponible es abundante.[168] Mientras que durante 2012. convirtiéndolo en un país idóneo para el desarrollo de este tipo de energía. Sólo durante el primer semestre de 2012.3 y 4. mientras que cerca del 9% se emplearon en instalaciones fotovoltaicas comerciales.[157] Aunque esta tendencia se está invirtiendo.[160] en 2011 los 10 730 GWh. todavía más del 75% de las células y módulos vendidos en Japón a principios de 2012 tuvieron como destino proyectos residenciales. que contribuían aproximadamente en un 2. copando hasta el 97% de la capacidad instalada en todo el país hasta 2012. La venta de módulos fotovoltaicos para proyectos comerciales ha crecido rápidamente tras la introducción por parte del Gobierno japonés en julio de 2012 de una tarifa para el incentivo de la fotovoltaica tras el accidente nuclear de Fukushima y la paralización de la mayoría de las centrales nucleares que tiene el país.millones de €. alcanzado dicho límite el Gobierno ha de- . Mitsubishi o Sanyo.[161] Un informe privado[162] de la demanda de electricidad (332. A principios de 2015.5 Italia 15 cuentra entre los primeros puestos en términos de potencia instalada. que sea sencillo adquirir los componentes de cada sistema y su interconexión sea simple.[169] Este programa contaba con un presupuesto total de 6700 recoge que la energía solar foto.4.4 Estados Unidos a los 17 GW. El sector ha llegado a proporcionar yor actividad en el mercado fotovoltaico.2% del total Aunque Estados Unidos no mantiene una política energética nacional uniforme en todo el país en lo referente a fotovoltaica. mientras que el coste de la electricidad generada mediante combustibles fósiles no ha dejado de incrementar. Italia se encuentra entre los primeros países productores de electricidad procedente de energía fotovoltaica. Nueva Jersey lidera los Estados con la ley de balance neto menos restrictiva. las compañías fotovoltaicas necesitarán estilizar aun más las instalaciones. la producción fotovoltaica proporcionó el 5.3 TWh). Como resultado. A finales de 2014. tor del diseño e instalación de dichas plantas solares. Es decir. procede de fabricantes locales. con la intención de construir mayores plantas a gran escala.[158] voltaica se ha expandido rápidamente durante los últimos 8 años. en los soleados desiertos de California. prosigue el informe.trabajo a unas 100 000 personas.[162] Actualmente la mayoría de las instalaciones son conectadas a red y utilizan sistemas de balance neto que permiten el consumo de electricidad nocturno de energía generada durante el día.[164] La tendencia y el ritmo de crecimiento actuales indican que en los próximos años se construirán un gran número de plantas fotovoltaicas en el sur y suroeste del país. Sharp Corporation.La energía total producida mediante fotovoltaica alcanzó taica instalada. la potencia total fotovoltaica instalada en el país se situaba en torno a los 23 GW. tras instalar 8 GW sólo en 2014. Muchos de ellos fueron instalados durante la iniciativa million solar roof (un millón de tejados solares). la mayor parte conectada a red. En este sentido. Pero para alcanzar una cuota en el mercado energético del 10%.4 GW más. suponiendo una producción tan importante que varias centrales de gas operaban a mitad de su poEstados Unidos es desde 2010 uno de los países con ma. comparados con los 7 GW instalados en 2013. En diciembre de 2012. se vendieron módulos por un equivalente de 1072 MW. el informe concluye que la fotovoltaica alcanzará la paridad de red frente a las fuentes de energía convencionales en muchas regiones de Estados Unidos en 2015. potencia fotovoltaica instalada alcanzó en Japón su record histórico con 10 GW. la fotovoltaica ha comenzado a despegar en los últimos años. Un informe publicado en 2013 por el Deutsche Bank concluía que efectivamente la paridad de red se había alcanzado en Italia y otros países del mundo.1 España de Sonora (que ocuparía el 0. en concordan. de los cuales aproximadamente 100 MW comenzaron a desarrollarse durante el último [188] Gracias a esta regulación.mérica.[48] kWh/año. Una planta fotovoltaica de 46. al haberse alcanzado la paridad de red.[48] Esto hace que la energía solar sea en este país más rentable que en otros. reciben más irradiación tra en construcción en Puerto Libertad (Sonora).[186][187] A comienzos de 2014. 661/2007. Se ha propuesto la construcción de un buen número de plantas solares en diversos países.paralizó la instalación de nuevas [175] energías renovables. Una vez completado. con proyectos incluso por encima de 100 MW en Chile. entre ellos Chile y mundo. 420 MW. España).[176] jado de incentivar las nuevas instalaciones. ción anual. e implica que utilizando la tecnología fotovoltaica actual. una planta solar de 25 km² en cualquier lugar del estado de Chihuahua o el desierto 4. y en 2013 el 3. 4672 MW. el Gobierno Desde el pasado agosto de 2012 está vigente una nueva español aprobó un Real Decreto Ley por el que se centrales fotovoltaicas legislación que obliga a registrar todas las plantas supe. que generalmente se consideran poco adecua.[180] México tiene un enorme potencial en lo que respecta a energía solar.2 Latinoamérica En Latinoamérica.[177][178][179] 4. lo que lo convierte en un país muy soleado. según una ley aprobada por el gobierno mexicano en 2012. originalmente diseñada para albergar 39 MW. las de potencia menor (fotovoltaica de potencia fotovoltaica instalada en España ascendía a [171] tejado en residencias) están exentas de registro.1% de la generación eléctrica según datos del operador.6.[173] España fue en el año 2008 uno de Otros países sudamericanos han comenzado a instalar los países con más potencia fotovoltaica instalada del plantas fotovoltaicas a gran escala.[172] . El Real Decreto 436/2004 igualó las condiciones para su producción a gran escala. de tal forma que en 2009 se instalaron tan sólo 19 MW.5 kWh/m²/día.16 4 EL DESARROLLO DE LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA EN EL MUNDO sector[174] ralentizaron la construcción de nuevas plantas fotovoltaicas. En 2004.9%. con el fin de alcanzar el objetivo de cubrir el 35% de su demanda energética a partir de energías renovables en 2024. a lo largo de toda la región. mientras que en 2011 y 2012 representó el 2. Fachada fotovoltaica en el edificio MNACTEC (Tarrasa. Se espera que México experimente un mayor crecimiento en los próximos años. con 2708 MW instalados en un sólo año. y que supusieron el inicio de un lento despegue de la fotovoltaica en España.8 MW se encuendas para la energía fotovoltaica.[12] A principios de 2012. México tenía previstos proyectos fotovoltaicos por una potencia de 300 MW. en 2010 la energía fotovoltaica cubrió en España aproximadamente el 2% de la generación de electricidad. y garantizó su venta mediante primas a la generación. A finales de 2014 la y demás riores a 12 kW. proporcionará electricidad a unas 160 000 cia con las medidas de apoyo a las energías renovables [183] que se estaban llevando a cabo en el resto de Europa.6 Otros mercados En términos de producción energética. país que mantiene desde planta. hace años el liderazgo en la promoción de la energía solar se amplió para permitir la generación de 106 728 000 fotovoltaica.01% de la superficie de Métoda la electricidad demandaEspaña es uno de los países de Europa con mayor irradia. y el posterior RD trimestre de 2013. en 2010.construcción en La Paz (Baja California Sur).[170] 4.[185] Otro proyecto de 30 MW se encuentra en Desde principios de la década de 2000. posteriores modificaciones en la legislación del fotovoltaica de 100 MW.[181][182] Un 70% de su territorio presenta una irradiación superior a 4.6. Red Eléctrica. y en 2011 se instalaron 354 MW.[184] La anual que la media en Alemania. el gobierno español eliminó las barreras económicas para la conexión de las energías renovables a la red eléctrica. correspondiendo al 2% del total de la Unión Europea. Sin Perú. Regiones como el norte México de hecho ya lidera la producción solar en Latinoade España.xico) podría proporcionar [183] da por el país. se viviendas.[189] Chile inauguró en junio de 2014 una central embargo. que se convirtió en la mayor aprobaron leyes que establecieron las condiciones técnicas y administrativas. tras la aprobación por parte del gobierno brasileño de una fábrica de células y paneles fotovoltaicos en dicha región. sistema de bombeo solar y sistemas de iluminación fotovoltaica. el uso de instalacioUno de los usos más importantes de la energía solar foto. al igual que en hospitales del país. Su generación anual de energía se estima en 120 000 MW·h. En julio de 2009. en combinación con otras formas de generación de India.[198] Bajo este plan. lo que hace del país uno de los mejores candidatos para el desarrollo de la fotovoltaica. que si fueran producidos por una planta de carbón convencional implicarían la emisión a la atmósfera de 39 000 toneladas de CO2 cada año.[196] Se espera yores del mundo) fue puesto en servicio en abril de 2012.3 Canadá La planta solar fotovoltaica Sarnia. El apoyo del gobierno y la abundancia del recurso energía. Esta planta cubre aproximadamente 96 hectáreas. y existen numerosas compañías que fabrican paneles solares. utilizando la de China pero también de Estados Unidos.6.[190] El elevado 7% del consumo griego de electricidad en 2014.[192] aunque el estado de Minas Gerais lidera el esfuerzo.nes solares y sus aplicaciones sería obligatorio en todos voltaica se encuentra en las regiones más septentrionales los edificios gubernamentales. principalmente que proporcionan energía 24 horas al día. se enfrenta A finales de septiembre de 2013. “como economía en vías 4. en parte debido a la elevada generación mediante energía hidráulica en el país. El mercado canadiense ha crecido rápido en los últimos años. a pesar El parque solar Charanka. era a finales de 2010 la más grande del mundo. han promovido la apertura de un importante mercado libre de subsidios. India. Muchas regiones de Canadá se encuentran escasamente pobladas y son difíciles de acceder.4 Grecia de desarrollo con una emergente clase media.[199] de instalaciones diésel para generar electricidad. con una capacidad instalada de 80 MW. De momento se han propuesto algunos proyectos a gran escala. pero seguramente se haya necesitado también otro factor importante. cercana a Ontario. que la energía producida mediante fotovoltaica cubra el junto a un total de 605 MW en la región de Gujarat. pero no gozan de un acceso óptimo a la radiación solar debido a las elevadas latitudes en la mayor parte del país. cuyos asentamientos dependen en gran medida y hoteles. la capacidad fotovoltaica ahora a una escasez de energía eléctrica que en ocasiones entre el 10 y el 13% de las necesidades total instalada en Grecia había alcanzado 2523 MW.5 India en cambio está experimentando un crecimiento más lento del sector.4. ha coincidienergía fotovoltaica cuando la radiación solar lo permido con un incremento del precio de la electricidad en la te. de llega a suponer [200] diarias”. Algunos de estos rante los próximos 5 años y posteriormente”. el gobierno federal y te un conjunto de factores coadyuvantes que permitirá la industria ha apoyado el desarrollo de tecnologías fola adopción de la fotovoltaica a un “ritmo frenético dutovoltaicas para dichas comunidades.6. equipos de telecomunicaciones. y un área de 35 000 km2 en el desierto de Thar se ha reservado para proyectos solares. generalmente para alimentar viviendas en lugares remotos.[193][192] 4. Desde De acuerdo a un informe de 2011. La caída esfuerzos se han centrado en el uso de sistemas híbridos en el precio de los paneles fotovoltaicos.3 millones de módulos de capa fina.[197] precio de la electricidad y los altos niveles de radiación que existen en el norte de Chile. de 214 MW (uno de los made la grave crisis financiera que sufre el país. estaciones de control de oleoductos y aparatos de navegación. India y Estados Unidos.[195] solar han ayudado a impulsar la adopción de la tecnología solar. los que 987 MW se habían instalado durante el período comprendido entre enero y septiembre de 2013.6 Otros mercados 17 realizada hasta la fecha en Latinoamérica. India se encuentra anmediados de la década de 1970.[194] hasta que fue superada por otras en China.[191] Brasil 4. y contiene cerca de 1. India está densamente poblada y tiene también una gran irradiación solar.6. India desveló un programa de 19 000 millones de dólares para producir 20 GW de energía solar para 2020. hasta 2022. . La tecnología fotovoltaica se usa cada vez con mayor frecuencia en aplicaciones aisladas.[195] Objetivos del programa solar establecido por el gobierno en la India. equipos. suficientes para generar entre 700 GW y 2100 GW. [205] La situación geográfica del archipiélago hace que el uso de combustibles fósiles sea comparativamente mucho más caro y difícil de mantener que un sistema fotovoltaico.[237] La planta Desert Sunlight Solar Farm en Riverside County. EPIA también calcula que la energía fotovoltaica cubrirá entre un 10 y un 15% de la demanda de Europa en 2030. Alemania El informe de 2014 de la European Photovoltaic Industry Association (EPIA) estimaba que la potencia fotovoltaica instalada crecería entre 35 y 52 GW en 2014.7 MW en Suabia 2000 hasta 2014: (Baviera.6 Oceanía Tokelau. de 25. De hecho.[238] El proyecto Blythe Solar do en 2010 muestra que para el año 2030. las vecinas Islas Cook y el archipiélago de Tuvalu también pretenden abastecerse completamente a partir de energías renovables para el año 2020. esta cifra representaría cubrir el consumo de casi un 10% de la población mundial.18 5 representando dos tercios de toda la potencia fotovoltaica instalada en el país. se estima que la potencia total instalada se habrá duplicado (escenario moderado de 320 GW) o incluso triplicado (escenario optimista de 430 GW) en menos de 5 años.[12] 5 Plantas fotovoltaicas de conexión a red La instalación de Tokelau es un ejemplo del que ya han tomado nota otros países de Oceanía. las plantas fotovoltaicas más grandes del mundo eran.[121] Parque solar en Waldpolenz.[108] En febrero de 2015. Alemania) 4. Para el año 2050. tiene una potencia de 550 MW y se encuentra en California (Estados Unidos). desglosada por cada país.7 Evolución temporal En la siguiente tabla se muestra el detalle de la potencia mundial instalada. en GW. Datos históricos hasta 2013 y previsión hasta 2018.[201] La construcción de otros grandes parques solares ha sido anunciada en el estado de Rajasthan. la mayor planta solar fotovoltaica del mundo. Combinado con medidas de eficiencia energética.[204] El país lo forman unos 125 islotes que abarcan un área de 10 km2 y cuenta con cerca de 1500 habitantes. Para 2018. Topaz Solar Farm. tiene asimismo Un informe conjunto de EPIA y Greenpeace publica. de acuerdo a su capacidad de producción:[108] A principios de 2015. desde el año Parque solar Lauingen Energy Park. . también en California. un archipiélago ubicado en el océano Pacífico. se estima que más del 20% de la electricidad mundial podría ser cubierto por la energía fotovoltaica.[203] 4.[202] También el parque solar de Dhirubhai Ambani. PLANTAS FOTOVOLTAICAS DE CONEXIÓN A RED de 1845 GW fotovoltaicos podrían generar aproximadamente 2646 TWh/año de electricidad en todo el mundo.8 Previsión a largo plazo Potencia fotovoltaica instalada en el mundo.6. un total Power consiste en una planta fotovoltaica de 500 MW. En Europa y en el resto del mundo se han construido un gran número de centrales fotovoltaicas a gran escala.una potencia de 550 MW. fue inaugurado en 2012. se convirtió en 2013 en el primer país del mundo en obtener toda la electricidad que necesita del Sol. de 40 MW.[204] 4. Se espera que China tome el liderato frente a Alemania para convertirse en el mayor productor de energía fotovoltaica en 2016. Energías Renovables 2011-2020. Italia. Fue propuesto en España por la Asociación de la Industria Fotovoltaica (ASIF) para promover la electricidad renovable sin necesidad de apoyo económico adicional. Estados Unidos. Sin embargo. • Se evitan problemas para abastecer toda la demanda en hora punta. debido al empleo de paneles fotovoltaicos. . en los últimos años. alcanzará los 579 MW. inagotable. cuenta con 11. • Los sistemas de autoconsumo fotovoltaicos utilizan la energía solar.[256] Posteriormente se recogió en el Plan de • Se reduce la dependencia energética del país con el exterior. en junio de 2008 General Motors anunció la construcción de la que hasta hoy sigue siendo la mayor planta de energía fotovoltaica sobre techo del mundo en Figueruelas (Zaragoza).19 situada igualmente en Riverside County.[257] pero todavía no ha sido regulado. debido al creciente auge de pequeñas instalaciones de energía renovable.8 MW de potencia.[252] El proyecto Westlands Solar Park tiene una capacidad prevista de 2700 MW. Ello se puede complementar con el balance neto.[255] y estuvo en fase de proyecto por el IDAE. Japón. • Se genera un sistema distribuido de generación eléctrica que reduce la necesidad de invertir en nuevas redes y reduce las pérdidas de energía por el transporte de la electricidad a través de la red. limpia y respetuosa con el medioambiente. En el caso del autoconsumo fotovoltaico.[254][nota 7] de la red se encuentran las siguientes: 6 Autoconsumo y balance neto • Con el abaratamiento de los sistemas de autoconsumo y el encarecimiento de las tarifas eléctricas. con una superficie de 183 000 metros cuaEntre las ventajas del autoconsumo respecto al consumo drados.[247] Los Emiratos Árabes Unidos planean también la construcción de una planta de 1000 MW. La planta Quaid-e-Azam Solar Park. ya ha sido implantado con éxito en muchos países. previsto para finales de 2015 en California. alcanzará los 2000 MW. Estados Unidos). Ejemplo de integración de la energía solar fotovoltaica sobre el tejado de una vivienda. siendo una realidad en países como Alemania. El proyecto Solar Star.[248][249][250] El Ordos Solar Project. El autoconsumo fotovoltaico consiste en la producción individual a pequeña escala de electricidad para el propio consumo. En lo que respecta a instalaciones sobre cubierta.[22] • Se reduce la dependencia de las compañías eléctricas. el autoconsumo con balance neto ha comenzado a ser regulado en diversos países del mundo.[258] Instalación fotovoltaica sobre tejado en una residencia de Boston (Massachusetts.[241][242] en Estados Unidos. cada vez es más rentable que uno mismo produzca su propia electricidad. situada en Pakistán y cuya primera fase ya se encuentra operativa con 100 MW. cuya construcción está prevista próximamente.[244][245][246] tiene previsto ampliar su capacidad hasta los 1500 MW. que permite compensar el consumo eléctrico mediante lo generado por una instalación fotovoltaica en momentos de menor consumo. una fuente gratuita.[243] En los últimos años. conocidos por los cortes de electricidad y subidas de tensión.[239] Hay otras muchas plantas de gran escala en construcción.[253] a ser completado en varias fases. • Se minimiza el impacto de las instalaciones eléctricas en su entorno. el tiempo de retorno de la inversión se calcula en base a cuánta electricidad se deja de consumir de la red.[251] situado en China. entre otros. tendrá una potencia de 750 MW una vez completado.[240] El McCoy Solar Energy Project. Dinamarca. Este esquema de producción. Canadá y México. se ha propuesto la construcción de varias plantas de potencias superiores a los 1000 MW en diferentes lugares del mundo. a través de paneles fotovoltaicos. Australia. [267][268] colocando a la energía solar por primera vez en una posición ventajosa respecto al precio de la electricidad pagado por el consumidor en un buen número de regiones soleadas.20 7 Por ejemplo.25 €/kWh y una insolación de 900 kWh/kW. la energía fotovoltaica ha alcanzado la paridad de red.10/kWh) por debajo de la mayoría de otros tipos de generación. La energía fotovoltaica se genera durante un período del día muy cercano al .67 $/Wp en 1977 hasta aproximadamente 0. ya que la electricidad es usualmente más cara durante el día. en abril de 2012 se publicó un precio de módulos fotovoltaicos a 0. el precio de los módulos solares se había reducido en un 80% desde el verano de 2008. La fotovoltaica a pequeña escala puede utilizarse en California a precios de $100/MWh ($0.[261][262] Las eficiencias de conversión de las células solares que se utilizan en los módulos fotovoltaicos comerciales (de silicio monocristalino o policristalino) se encuentran en torno al 14-22%.[270] particularmente cuando se considera la hora de generación de dicha energía.[273][274] mientras que las energías fósiles se vuelven más caras: Cuanto más desciende el coste de la energía solar fotovoltaica.36 $/Wp en 2014. Menores costes en los módulos fotovoltaicos también suponen un estímulo en la demanda de consumidores particulares.[259] Esta cifra es aún menor en países como España. y más atractiva es para los usuarios de electricidad en todo el mundo.[276] y se espera que siga cayendo:[277] Evolución del precio de las células fotovoltaicas de silicio cristalino (en $/Wp) entre 1977 y 2014 (fuente: Bloomberg New Energy Finance)[260] Las eficiencias de las células solares varían entre el 6% de aquellas basadas en silicio amorfo hasta el 46% de las células multiunión.[48] 7 Eficiencia y costos Cronología de las eficiencias de conversión logradas en células solares fotovoltaicas (fuente: National Renewable Energy Laboratory de Estados Unidos) EFICIENCIA Y COSTOS los módulos solares descienden un 20% cada vez que se duplica la capacidad de la industria fotovoltaica. lo que con unos costes de instalación de 1700 €/kWp significa que el sistema se amortizará en menos de 7 años.60 Euros/Vatio (0. que se define cuando los costes de producción fotovoltaica se encuentran al mismo nivel. incluso aquellos que funcionan mediante gas natural de bajo coste.[278] En algunas regiones. con precios de la electricidad en 0. para los que el coste de la fotovoltaica se compara ya favorablemente al de los precios finales de la energía eléctrica convencional. de los precios de electricidad que paga el consumidor final (aunque en la mayor parte de las ocasiones todavía por encima de los costes de generación en las centrales de carbón o gas.78 $/Vatio) en un acuerdo marco de 5 años.[269] En este sentido. en Alemania. sin contar con la distribución y otros costes inducidos). con una irradiación superior a la existente en el norte del continente europeo.[266] En 2014. una instalación de 1 kWp ahorra unos 225 € al año. las tecnologías de generación renovable son generalmente más baratas. que establece que los precios de Para instalaciones a gran escala. el coste de la fotovoltaica había caído bastante por debajo del de la energía nuclear. lo que supone una creciente amenaza al dominio de las fuentes de generación basadas en las energías fósiles. más favorablemente compite con las fuentes de energía convencionales. Por ejemplo.[272] Conforme pasa el tiempo. ya se han alcanzado precios por debajo de 1 $/Vatio. una predicción similar a la conocida Ley de Moore.[275] En 2011. o por debajo.[263][264] El coste de las células solares de silicio cristalino ha descendido desde 76. el coste medio de generación eléctrica de la energía solar fotovoltaica es ya competitivo con el de las fuentes convencionales de energía en una creciente lista de países.[271] Se ha producido una dura competencia en la cadena de producción.[265][260] Esta tendencia sigue la llamada “ley de Swanson”. y asimismo se esperan mayores caídas del coste de la energía fotovoltaica en los próximos años. solar se convierta en la principal fuente de energía de la la fina que está basada en las células solares de tercera humanidad.[284] Consisten en una célula solar que se fabrica mediante el depósito de una o más capas delgadas (película delgada) de material fotovoltaico en un sustrato. es evidente que. realizada en febrero de 2009. 7.[281] Una instalación fotovoltaica puede operar durante 30 años o más[282] con escaso mantenimiento o intervención tras su puesta en marcha.[283] generación. De hecho.[277] La tendencia es que los precios disminuyan aún más con el tiempo una vez que los componentes fotovoltaicos han entrado en una clara y directa fase industrial.[291] 8 Beneficio medioambiental La cantidad de energía solar que alcanza a la superficie teLaminados fotovoltaicos de capa fina siendo instalados sobre un rrestre es enorme.[289] Energía fotovoltaica de capa fina o Thin film La Conferencia Internacional Energía Solar de Bajo Costo de Sevilla. fue el primer escaparate en España de las mismas.[293] Adicionalmente.[279][280] A finales de 2012. el fuerte crecimiento muy probablemente continuará durante el resto de la década. que eleva el precio de las plantas de carbón a 5 cent. Sin embargo. por lo que tras el coste de inversión inicial necesario para construir una instalación fotovoltaica. por la humanidad en 2005.50 $/Wp. En 2010. acumulando en todo 2011 unos 23 GW instalados ese año. cerca de 122 petavatios (PW). ya en un estudio se mencionaba que la inversión total en energías renovables en 2011 había superado las inversiones en la generación eléctrica basada en el carbón. con un precio de carbón de 50 $/tonelada. mientras que otros han visto muy reducidos sus beneficios. sus costes de operación son muy bajos en comparación con el resto de fuentes energéticas existentes. debido a recortes en el apoyo económico en los importantes mercados de Alemania e Italia. la fuerte caída en el precio de las células y los módulos de silicio policristalino desde finales de 2011 ha provocado que algunos fabricantes de capa fina se hayan visto obligados a abandonar el mercado./kWh. y las previsiones apuntan que su precio seguirá reduciéndose hasta los 0. la energía fotovoltaica será competitiva en la mayor parte de los países.36 $/Wp en 2017.[290] Esta tecnología causó grandes expectativas en sus inicios. Las células solares de película delgada suelen clasificarse según el material fotovoltaico utilizado: • Silicio amorfo (a-Si) y otros silicios de película delgada (TF-Si)[285] • Teluro de cadmio (CdTe)[286] • Cobre indio galio y seleniuro (CIS o CIGS)[287] • Células solares sensibilizadas por colorante (DSC)[288] y otras células solares orgánicas. El precio a la baja de los módulos fotovoltaicos se ha reflejado rápidamente en un creciente número de instalaciones. Aunque se espera cierta consolidación en 2012. y equivale a casi 10 000 veces más que los 13 TW consumidos tejado.21 pico de demanda (lo precede) en sistemas eléctricos que hacen gran uso del aire acondicionado. el precio medio de los módulos fotovoltaicos había caído a 0. la cuota de la tecnología de capa delgada cayó un 30% debido al crecimiento de las más eficientes tecnologías de silicio mono y policristalinas que dominan el mercado (están representadas en azul claro e intenso).1 Cuota de mercado de las diferentes tecnologías fotovoltaicas: Se observa la predominancia de las células de silicio. la generación eléctrica . Más generalmente.[292] Esta abundancia sugieOtra alternativa de bajo coste a las células de silicio re que no pasará mucho tiempo antes de que la energía cristalino es la energía fotovoltaica de capa o pelícu. [297] La intensidad de las emisiones para el ciclo de vida de la energía hidráulica. recicladores e investigadores para debatir el futuro del reciclaje de módulos fotovoltaicos. la transición hacia una economía de bajo carbono podría reducir aún más las emisiones de dióxido de • Paneles de otros materiales: Hoy en día se cuenta con tecnologías específicas para el reciclaje de paneles fotovoltaicos que no contienen silicio.[296] En comparación. evita la emisión a la atmósfera de unos 136 kg (300 libras) de dióxido de carbono. y se están llevando a cabo protraído es fácilmente aceptado por las industrias de gramas para incrementar el reciclaje entre los productola espuma de vidrio y del aislamiento. en mayo de 2009.[303] Es posible recuperar más de 80% del je para gestionar los diferentes elementos fotovoltaicos al peso entrante[304] y.[297] un planta de gasoil 893 g/kWh.[302] A diferencia de las tecnologías de generación de energía basadas en combustibles fósiles. algunas empresas privadas han puesto en marcha instalaciones de reciclaje a escala comercial. posteriormente. Este proceso de reciclaje está diseñado para recuperar hasta un 90% del vidrio y 95% de los materiales semiconductores. dero Las emisiones de gases de efecto invernadero a lo largo del ciclo de vida para la fotovoltaica son cercanas a los 46 g/kWh.[307] Desde 2010 se celebra una conferencia anual en Europa que reúne a productores. se puede recuperar hasta el 95% de ciertos materiales semiconductores y el vidrio.1 Emisiones de gases de efecto invernaen la industria de la construcción y del automóvil. algunas técnicas utilizan baños químicos para separar los diferentes materiales semiconductores. la energía solar fotovoltaica no produce ningún tipo de emisiones nocivas Dos de las soluciones de reciclaje más comunes son: durante su funcionamiento. como por ejemplo PV CYCLE en la Unión Europea.[295] so puede ser realizado por los recicladores de vidrio plano ya que la morfología y composición de un panel fotovoltaico es similar al cristal plano utilizado 8.[305] Para los paneles de teluro de cadmio. un planta de gas de ciclo combinado emite entre 400-599 g/kWh.[308][309] . entre 91-122 g/kWh. Un sistema fotovoltaico de 1 kW de potencia ahorra la combustión de aproximadamente 77 kg (170 libras) de carbón.2 Reciclaje de módulos fotovoltaicos El Presidente de Estados Unidos Barack Obama pronuncia un discurso durante la inauguración de una planta solar fotovoltaica.22 8 BENEFICIO MEDIOAMBIENTAL carbono durante la fabricación de los dispositivos solares.[297] una planta de carbón 915-994 g/kWh[298] o con tecnología de captura de carbono unos 200 g/kWh (excluyendo las emisiones durante la extracción y el transporte de carbón). por ejemplo. y una planta de energía geotérmica de alta temperatura. Este proceres fotovoltaicos. están trabajando en las operaciones de recogida y reciclaje de paneles al final de su vida útil. pueden gestionarse mediante controcomienzo del proceso. según los datos publicados por el IPCC en 2011. El panel se tritura y las diles de contaminación ya existentes. así como las emisiojas de conexión son desmantelados manualmente al nes de las factorías.[306] En los últimos años.[299] 8. aunque la producción de los paneles fotovoltaicos presenta también un cierto impacto ambiental. el cristal mixto ex[294] finalizar su vida útil. plásticos y años también se han desarrollado tecnologías de reciclametales. la mayor parte de los paneles fotovoltaicos puede ser tratada. Durante los últimos ferentes fracciones se separan: vidrio.[297] Al igual que todas las fuentes de energía cuyas emisiones dependen principalmente de las fases de construcción y transporte.[292] Al finalizar su vida útil. así como grandes cantidades de metales ferrosos y no ferrosos utilizados en los módulos. el proceso de reciclaje empieza por aplastar el módulo y. pudiendo reducirse incluso hasta 15 g/kWh en un futuro próximo. mediante fotovoltaica presenta la mayor densidad energética (una media global de 170 W/m2 ) de todas las energías renovables. eólica y la energía nuclear es menor que la de la energía fotovoltaica. En 2012 tuvo lugar en Madrid. y ahorra mensualmente el uso de unos 400 litros (105 galones) de agua.[300] Algunas empresas privadas[301] y organizaciones sin fines de lucro. Gracias a las innovaciones tecnológicas que se han desarrollado en los últimos años. Los residuos finales generados durante la fase • Paneles de silicio: Los marcos de aluminio y las cade producción de los componentes. separar las diferentes partes. Consultado el 5 de enero de 2014. Technologyreview. [3] «Regional PV Markets: Europe » (en inglés).2 %. es decir. Consultado el 5 de enero de 2014. http: //www. Futures 34 (7). International Energy Agency — Photovoltaic Power Systems Programme. «World Photovoltaic Energy» (en inglés). en el mes de agosto de 2012. 12 de febrero de 2013.com. Solarbuzz. [3] Una pequeña proporción de átomos de silicio se sustituye por un elemento de valencia superior en la tabla periódica. • Autoconsumo • Balance neto • Célula fotoeléctrica • Célula solar de película fina [6] Y estas cifras siguen creciendo: debido al incremento de la potencia fotovoltaica instalada en el país.com. “Photovoltaics . Consultado el 30 de diciembre de 2013. El operador de red italiano Terna SpA informó de que. 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