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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