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I CONGRESO PROFESIONAL DE LA ENERGÍA
Madrid, 3 de noviembre de 2010.
La Energía Solar Fotovoltaica en España
Por
Javier Anta Fernández
Presidente de ASIF
1
ASIF.
Una Asociación democrática, independiente y abierta a
todas las empresas y entidades fotovoltaicas
españolas, que ahora presta servicio a 484 empresas.
SOCIOS: 40 Fabricantes, 53 Promotores, 161 Instaladores, 40 Productores, 35
Distribuidores, 143 Otros (Ingenierías, Consultoras, Centros tecnológicos…)
2
Índice
• Consideraciones
C
id
i
generales
l
–
–
–
–
Una generación sui géneris. En suelo, en tejados … en cualquier sitio.
El efecto fotovoltaico. Tecnologías
g
Curva de aprendizaje.
La fotovoltaica en todo el mundo; creciendo.
• La Fotovoltaica
Foto oltaica en España
–
–
–
–
–
Mercado FV. Crecimiento, boom y frenazo.
Parque FV. Situación actual.
Impacto en Tarifa. Ajustes regulatorios.
España FV en el contexto europeo cercano.
La industria FV española
• Futuro de la Fotovoltaica en España.
–
–
–
–
–
Previsiones de tarifas FV
Paridad de red
Planificación a 2020
Análisis DAFO
El Proyecto de la UE, PV Legal
• Conclusiones
Índice
• Consideraciones
C
id
i
generales
l
–
–
–
–
Una generación sui géneris. En suelo, en tejados … en cualquier sitio.
El efecto fotovoltaico. Tecnologías
g
Curva de aprendizaje.
La fotovoltaica en todo el mundo; creciendo.
• La Fotovoltaica
Foto oltaica en España
–
–
–
–
–
Mercado FV. Crecimiento, boom y frenazo.
Parque FV. Situación actual.
Impacto en Tarifa. Ajustes regulatorios.
España FV en el contexto europeo cercano.
La industria FV española
• Futuro de la Fotovoltaica en España
–
–
–
–
–
Previsiones de tarifas FV
Paridad de red
Planificación a 2020
Análisis DAFO
El Proyecto de la UE, PV Legal
• Conclusiones
ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA FV)
Una g
generación eléctrica sui géneris
g
Una forma muy sencilla de obtener electricidad
Modular
Integrable en el paisaje
Integrable en la edificación
Aplicable en núcleos urbanos
En naves, edificios, parkings
Sede de Google
10
En todas las partes del mundo
La célula FV
FUNCIONAMIENTO DE UNA CELULA FOTOVOLTAICA
LUZ SOLAR INCIDENTE
1000 W
Malla metálica superior
150 W
ELECTRICOS
OBLEA DE
SILICIO
DOPADA
Cargas eléctricas internas
Malla metálica inferior
12
Producción de Silicio monocristalino
SILICIO DE GRADO METALURGICO
Se utiliza como materia prima el dióxido de Silicio. El proceso
comercial utiliza la cuarcita: forma cristalina del dióxido de Silicio.
El Silicio ppuro se descompone
p
al combinarlo con Carbón ((coque:
q
madera y carbón), consiguiendo silicio ( de grado) metalúrgico.
SiO2 + 2C
> Si + 2 CO
Proceso Czocharlski
Cristal germen
DE GRADO METALURGICO A GRADO SEMICONDUCTOR
Se necesita aumentar la pureza. El silicio metalúrgico se convierte en
un compuesto volátil que se condensa y refina por destilación
fraccionada. Un lecho de silicio grado metalúrgico se licua con ácido
clorhídrico en presencia de un catalizador de cobre:
SiO2 + 3HCl
> SiHCl3 + H2
Para extraer el silicio electrónico (p
(para semiconductores)) del SiHCl3
se reduce con hidrógeno. El silicio se deposita en una fina capa
granulada policristalina sobre un lingote de silicio calentado
eléctricamente.
SiHCl3 + H2
> Si + 3HCl
Silicio
fundido
Cristal
Corte del cristal para
formar obleas
13
La oblea de silicio dopada.
Luz solar
Región n
Dopado con P
30 micras
170 micras
Región p
Dopado con B
Material base
14
Estructura del Silicio
Atomo de Silicio mostrando
capa mas externa con cuatro
electrones
Enlaces covalentes en el
Silicio cristalino
-
-
Cuando se forma el cristal se unen los átomos
para formar la retícula cristalina.
Cada uno de los cuatro electrones de la capa
mas externa forma un enlace con un electrón
de un átomo adyacente.
El dibujo es en dos dimensiones para clarificar
la imagen, pero en realidad la estructura
cristalina es tridimensional.
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
15
Dopado del Silicio - tipo p
Átomo de Boro mostrando
capa mas externa con tres
electrones
l t
-
Estructura de Silicio con
impurezas de Boro
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
B
Si
Si
Si
Si
Si
Si
-
Las impurezas de Boro se introducen en la
estructura del cristal de silicio al mismo
tiempo que
q e este se forma.
forma
El silicio comparte sus 4 electrones pero al
Boro le falta un electrón por combinar y la
estructura resultante es positiva.
HUECO
16
Dopado del Silicio - tipo n
Átomo dde Fó
Át
Fósforo
f
mostrando
t d
capa mas externa con cinco
electrones
-
-
Estructura de
E
d Silicio
Sili i con
impurezas de Fósforo
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
P
Si
Si
Si
Si
-
-
Las impurezas de Fósforo se introducen en la
superficie frontal por difusión.
El Fósforo comparte 4 de sus electrones con
cuatro átomos de Silicio, y le queda un
electrón sin combinar,
combinar por lo que la estructura
resultante es negativa.
Si
Si
ELECTRON
17
Unión pp-n de la célula
---------------------------------------------------------------------- ------+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ +
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ +
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ +
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ +
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ +
Unión p-n =
= Campo eléctrico
-- -- -- -- -++++
----++++
++++
++++
++++
++++
++++
++++
++++
El campo eléctrico se crea por difusión de huecos y electrones en la zona de unión
18
Átomo de silicio bajo los rayos del sol
ÁTOMO NO COMPENSADO ELÉCTRICAMENTE,
CARGADO POSITIVAMENTE
FOTÓN
HUECO
-
+
ELECTRON LIBRE, CARGADO NEGATIVAMENTE
19
Unión pp-n de la célula bajo la luz solar
-En la interfase hay un intercambio de huecos y electrones, creándose un campo eléctrico.
-El campo eléctrico confina electrones (-) en el lado n.
- El campo eléctrico confina huecos (+) en el lado p.
- La luz al incidir en los átomos de silicio crea huecos y electrones libres.
libres
- En el lado n los electrones ocupan los huecos creados y dejan cargas negativas libres.
- En el lado p los huecos son ocupados por los electrones creados y dejan cargas positivas libres.
- Cuando se cierra el circuito entre la parte n y p, circulan las cargas negativas (en la parte n) y
positivas (en la parte p) creadas por la incidencia de la luz.
n
p
eeeeee
eeeeee
++++
-----
hhhhhh
hhhhhh
hhhhhh
hhhhhh
hhhhhh
hhhhhh
hhhhhh
hhhhhh
Luz solar
Luz solar
Si
--------- e y + =0
0
eeeeee
++++
-----
---------eeeeee
++++
-----
hhhhhh
hhhhhh
hhhhhh
hhhhhh
hhhhhh
hhhhhh
hhhhhh
hhhhhh
hhhhhh
hhhhhh
hhhhhh
hhhhhh
+++++ +
++++++
Si
h
y
- =0
+++++
++++++
V= 0,6 V
+
Tecnologías FV.
21
Una reducción de costes significativa.
Curva de Experiencia FV desde 1979 ($ de 2008/Wp)
Desarrollo con base a la FV aislada
Costes FV
Curva d
C
de experiencia
i
i
Porcentaje de progreso: 82%
Real
Previsión
2000-2010
Desarrollo con base a la FV conectada
a red
Producción propia de polisilicio
Coste de producción FV = Precio de la distribuidora
Capa
p
delgada
1
10
100
1.000
10.000
100.000
Potencia acumulada mundial MWp
No se perciben impedimentos
(de materia prima, tecnológicas, por falta de superficie etc.)
para una extrapolación de la curva.
22
Costes del apoyo a la curva de experiencia
Coste FV
Coste convencional
COSTE DEL APOYO
23
Mercados
FUENTE: EPIA
24
Datos del mercado FV. Anual
Fuente: EPIA
25
Datos del mercado FV. Acumulado
Fuente: EPIA
Previsones para el mercado FV. Anual
Fuente: EPIA
27
Índice
• Consideraciones
C
id
i
generales
l
–
–
–
–
Una generación sui géneris. En suelo, en tejados … en cualquier sitio.
El efecto fotovoltaico. Tecnologías
g
Curva de aprendizaje.
La fotovoltaica en todo el mundo; creciendo.
• La Fotovoltaica
Foto oltaica en España
–
–
–
–
–
Mercado FV. Crecimiento, boom y frenazo.
Parque FV. Situación actual.
Impacto en Tarifa. Ajustes regulatorios.
España FV en el contexto europeo cercano.
La industria FV española
• Futuro de la Fotovoltaica en España.
–
–
–
–
–
Previsiones de tarifas FV
Paridad de red
Planificación a 2020
Análisis DAFO
El Proyecto de la UE, PV Legal
• Conclusiones
FV en España 20042004- 2009.
RD 436/2004
RD 661/2007
<1% Aislado
> 30% Aislado
3500
3000
2500
MW 2000
1500
1000
500
0
RD 1578/2008
Crecimiento insostenible
3322
2004
2005
En el año
2006
Año anterior
2007
2008
2009
Acumulado
Aislado
29
Evolución del mercado FV en España
MUY FAVORABLES CONDICIONES
PERIODO TRANSITORIO Y
UNA REGULACIÓN RESTRICTIVA
“Crecimiento de proporciones increíbles” (Consejero de la CNE)
PLANIFICACIÓN PER 2005- 2010
31
El Parque FV en España
El Parque FV hasta el año 2009, ha estado dominado por las instalaciones en
suelo y silicio cristalino; el futuro será 2/3 tejados y 1/3 suelo y se apreciará la
penetración de las tecnologías de capa delgada.
32
Cobertura de demanda eléctrica
La FV cuando está presente permite reducir la demanda eléctrica pico entre un 3% y un 6%
Simulación de la contribución de la energía FV a la
cobertura del pico de demanda en verano (GWh)
Comentarios
z La
L generación
ió solar
l ffotovoltaica
t
lt i presenta
t un perfil
fil d
de
GWh
Demanda Eléctrica Real (5 Junio 2009)
producción concentrado en los meses de marzo a
septiembre y en las horas centrales del día
− Perfil óptimo para cubrir la demanda punta del
sistema en este periodo
Demanda Aparente - 3 GW FV
40.000
A
B
95,4%
Resultados de la simulación
Demanda aparente máxima
30.000
Contribución FV
A
B
GWh
%
33.398
100,0
GWh
%
31 878
31.878
95 4
95,4
La FV genera cuando se la necesita.
Sin FV
20.000
3 GW FV
(2009)
10.000
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Horas del día
Nota 1: Se considera 100% energía distribuida
Nota 2: Se considera un rendimiento de generación de energía fotovoltaica de 1.400 kWh/kWp
Fuente: CNE; Análisis KPMG
Aunque la FV genera cuando el sistema la
necesita y es predecible en lo que a horas de
producción se refiere y en cuanto a cantidad
media diaria, requiere necesariamente
complementarse con otras fuentes, para prever
la producción menor en invierno que en
verano los días de poca insolación dentro de
verano,
un mes determinado, y las horas con nubes
dentro de un día previsto como soleado.
33
La FV en España
9 La FV, más efectiva en verano
34
La FV en España
9 La FV, produce electricidad cuando se la necesita.
35
La generación en España en Régimen Especial a finales de 2009*.
Instalaciones FV:
en el 2010 a 27 cent
cent€
€/kWh
en 2011 (E): 14 cent
cent€
€/kWh
36
Diferencia de prioridades entre Sector y MITyC
37
Discrepancias con la propuesta de regulación
38
España FV
39
Alemania FV
40
Francia FV
41
Italia FV
42
Comparativa de mercados FV (MW/año)
43
Alemania FV
44
Francia FV
45
Italia FV
46
España
47
Comparativa de mercados FV (potencia acumulada)
48
Correlación MercadoMercado-Industria. Alemania
49
Correlación MercadoMercado-Industria. España
50
Evolución de la fabricación en España
Las fábricas operaron al 25% de su capacidad
y exportaron más del 75% de su producción
51
Evolución del empleo fotovoltaico en España
Desde el boom de 2008 el sector ha perdido el 90% del
empleo temporal y el 30% del empleo fijo
52
Industria FV fuerte
Cubriendo todos los eslabones de la cadena de valor
53
Las empresas FV españolas… compitiendo.
Italia
Francia
EE UU
EE.UU.
Otros
100%
18%
Salida en un
futuro próximo
65%
Salida en
2009
17%
Salida antes
de 2009
80%
60%
%
40%
20%
0%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Empresas compitiendo en Europa y el mundo
Salida al exterior del sector fotovoltaico español
Un 50% de las empresas del sector se ha visto obligado a
salir al exterior para sobrevivir
55
Índice
• Consideraciones
C
id
i
generales
l
–
–
–
–
Una generación sui géneris. En suelo, en tejados … en cualquier sitio.
El efecto fotovoltaico. Tecnologías
g
Curva de aprendizaje.
La fotovoltaica en todo el mundo; creciendo.
• La Fotovoltaica
Foto oltaica en España
–
–
–
–
–
Mercado FV. Crecimiento, boom y frenazo.
Parque FV. Situación actual.
Impacto en Tarifa. Ajustes regulatorios.
España FV en el contexto europeo cercano.
La industria FV española
• Futuro de la Fotovoltaica en España
–
–
–
–
–
Previsiones de tarifas FV
Paridad de red
Planificación a 2020
Análisis DAFO
El Proyecto de la UE, PV Legal
• Conclusiones
Evolución fotovoltaica prevista en el PANER
57
Tarifa FV (c€
(c€/kWh). RPR
c€/kWh
58
La paridad con al red. Autoconsumo.
Instalaciones P< 20kW en el centro de España
c€/kWh
35
30
PARIDAD DE RED
EN 2016
25
Tarifa FV
20
Subida del precio variable del kWh y
de los impuestos que no deba pagar
el autoconsumidor.
15
10
2020
2019
2018
2017
2016
2015
2014
2013
2012
2011
2010
0
2009
5
Todo los kWh FV que se autoconsumieran,
autoconsumieran, dejarían de impactar en la tarifa eléctrica.
Estudio
para
http://www.asif.org/files/2010_KPMG_Fotovoltaico_Conclusiones_Definitivo_15Ene.pdf
59
Precio de referencia de la electricidad.
Paridad con la red: Tarifa FV = Precio de referencia de la electricidad
El precio de referencia de la electricidad: el TEU incluyendo tanto el CE como el TEA, además del
Impuesto Especial de la Electricidad (IEE), con la excepción del productor distinto de consumidor.
60
Paridad con la red según aplicaciones
- La paridad de red, aún teniendo en cuenta que hay que pagar el componente de potencia de
la tarifa a la empresa distribuidora, se alcanza en tejados en distintos momentos de este
década:
P< 20kW
<2016
20kW>P>100kW
<2017
100kW>P>2MW
<2018
Suelo
>2020
61
Análisis DAFO de la FV en España
Debilidades
• Limitantes, complejos
j y caros procedimientos administrativos.
• Complicados y caros procedimientos para conectarse con la red.
• Situación económica de España y del sistema eléctrico (déficit tarifario).
Amenazas
• Cambios regulatorios desfavorables.
• Oposición de tecnologias desplazadas a un mayor penetración de la FV en el mix eléctrico.
• Otras tecnologías solares más competitivas que la FV para alcanzar los objetivos del 2020
2020.
Fortalezas
• Alta
Alt iirradiación
di ió y no muy altas
lt temperaturas.
t
t
• Una industria FV fuerte y dando productos de calidad competitivos a escala mundial.
• Determination del Sector por superar las presentes dificultades y problemas.
Oportunidades
• Los objetivos de la UE para 2020 (20% de la energía primaria debe ser de origen renovable).
• La paridad de red y al autoconsumo.
• El proyecto PV Legal.
62
El Proyecto PV Legal
Preliminary
National
Advisory
Paper
National
Forum
National
Advisory
Paper
National
Workshop
63
63
Índice
• Consideraciones
C
id
i
generales
l
–
–
–
–
Una generación sui géneris. En suelo, en tejados … en cualquier sitio.
El efecto fotovoltaico. Tecnologías
g
Curva de aprendizaje.
La fotovoltaica en todo el mundo; creciendo.
• La Fotovoltaica
Foto oltaica en España
–
–
–
–
–
Mercado FV. Crecimiento, boom y frenazo.
Parque FV. Situación actual.
Impacto en Tarifa. Ajustes regulatorios.
España FV en el contexto europeo cercano.
La industria FV española
• Futuro de la Fotovoltaica en España
–
–
–
–
–
Previsiones de tarifas FV
Paridad de red
Planificación a 2020
Análisis DAFO
El Proyecto de la UE, PV Legal
• Conclusiones
Conclusiones
• La tecnología Solar Fotovoltaica proporciona una forma muy limpia,
modular y sencilla de generar electricidad,
electricidad aplicable en todos los
entornos y en todo el mundo.
mundo.
• Esta tecnología solar presenta una curva de experiencia muy positiva y
no se perciben impedimentos técnicos para su extrapolación.
extrapolación.
• Los errores que se hayan podido producir en el pasado, no deben
i
impedir
di la
l puesta
t en marcha
h y perseverancia
i de
d apoyos regulatorios
l t i
sostenibles, que permitan a España alcanzar en esta década, la madurez
económica como generación eléctrica en aplicaciones cercanas al
consumo, independiente
i d
di t de
d cómo
ó
se defina
d fi esta
t paridad
paridad.
id d.
• Alcanzada
Al
d la
l parida
id de
d red,
d se empezará
á a devolver
d
l
a la
l sociedad
i d d la
l
cantidad invertida en su desarrollo, contabilizándola con métodos
tradicionales..
tradicionales
65