Introduccion_fotovoltaica

Energasolarfotovoltaicacomofuentedeenergarenovableglobal


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ContenidoEnergasolarrentableUnaparteimportantedelacombinacindelasenergasalternas.......................................................3EnergasolarfotovoltaicaLaconversindelaluzsolarenelectricidad....................................................................................3Sistemasfotovoltaicosnoconectadosalared(Offgridsystems)Electricidadrentableeindependientedelaredelctrica.5Energasolarfotovoltaicavsdiesel...............................................................................................................................................7SistemashbridosEnergafotovoltaicacombinadaconotrasfuentesdeenerga....................................................................8Sistemasfotovoltaicosconectadosalared(Ongridsystems)Suministrandoenergaalaredelctrica.................................9Suministrototalenlared(FullFeedin)......................................................................................................................................10


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EnergasolarrentableUnaparteimportantedelacombinacindelasenergasalternasLaenergasolar,elica,hidrulica,geotrmicaylabiomasa,sonconsideradaslasfuentesdeenergadelfuturo,yaque,adiferenciadelpetrleo,elcarbn,elgasoeluranio,sonprcticamenteinagotablesyamigablesconelmedioambiente.LacantidaddisponibleanivelmundialdeenergasrenovablesessuficienteparacubrirlasnecesidadesenergticasdelaTierra.Entanslounahora,elSoltransmitemsenergaalaTierraquelaqueesconsumidaenunao.Estaeslaraznporlaquelaenergasolarserunodelosprincipalespilaresparalaproduccindeenergaenelfuturo.Juntoalusodelaenergasolarparaproducircalor(energasolartrmica),elSolsertambinutilizadoparagenerarenergaelctrica,aloquetambinesconocidocomoenergasolarfotovoltaica(FV).Laenergasolarfotovoltaicaserindispensableenlaconfiguracinfuturadelaenergadebidoa:

Suenormepotencial,laenergasolaresprcticamenteinfinita. Susaplicacionessonescalables,desdesistemaspequeoshastaplantassolaresdeproduccinelctrica. Suproduccindescentralizadadisponibleenellugardegeneracin,sincargosextrasporsudistribucinoprdidas

asociadasasutransmisin. Lafactibilidaddesuministrarenergaenreasremotasalaredelctrica. Elgranpotencialparalareduccindecostosconformelosmercadosyprocesosdemanufacturasondesarrollados. Elbeneficioparaeconomaslocales,mitigandoflujosfinancieros. Ningndaoambiental,reduccindegasesinvernadero,librederuidoyemisiones. Perodosderecuperacinenergticacortos,alrededorde3aos. Tecnologaprobada,confiableydurable. Bajoscostosdemantenimiento

Fig.1:LosmdulossolaresconviertenlaenergasolarenelectricidadEnergasolarfotovoltaicaLaconversindelaluzsolarenelectricidadConlatecnologafotovoltaica,laluzdeSolesconvertidadirectamenteenelectricidad.Laluzquellegaalasceldassolareslibera suenergaa loselectronesquestas contienen.Dichoselectrones,unavez conectadosauna carga,generanunacorrienteelctrica.Dichoprocesono requierenecesariamente radicacin solardirecta,anencondicionesde luzdifusa,comocielosnublados,esposibleobtenerhastaun50%delaproduccindeundanormal.

Fig.2:Potencialenergticodecombustiblesfsilescomparadosconlaradiacinsolaranual(RENAC)


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Cadaceldasolaresconectadaelctricamenteyencapsuladaenunmdulofotovoltaico.Estolasprotegecontraelambienteylespermiteunavidafuncionaldemsde30aos.Lasgarantastpicasdemanufacturaenpruebasdedurabilidadsonde25aos.Elcampodelatecnologafotovoltaicaseestdesarrollandoaceleradamente.Hoyendanosloexistenenelmercadounavariedaddetecnologasdeceldassolarescomolosonlasmonoymulticristalinas,lasamorfas,lasCISylasCdTe,sinoquetambin ya han sido probadas en diversas aplicaciones prcticas. Los materiales de las celdas solares las diferencianprincipalmenteensueficiencia,supropsitoysuscostosdeinversin.Aunqueactualmentelasceldassolarescristalinasdesilicio predominan en el mercado, la proporcin de las diferentes tecnologas de pelculas delgadas (thinfilm) estcreciendo,principalmenteporsusbajoscostosdeproduccin.Lacrecientedemandadeproyectosdeenergarenovablehageneradograndesinversionesennuevoscentrosdeproduccinque junto con la investigacin ydesarrollo, han generado una tecnologa fotovoltaicamuchoms eficiente. Este rpidocrecimientodelmercadoa largoplazocontribuyea ladisminucinde loscostosdeproduccin locualesreflejadoen lospreciosenelmercado.

Fig.3:Funcionamientodeunaceldasolar

Fig.4:Celdapolicristalinaconrecubrimientoantireflectivo


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TecnologasThinFilm(Pelculadelgada)

aSi:H SilicioamorfoaSi:H/cSi:H Celdasentndemdesilicioamorfoymicrocristalino SiliciomicrocristalinoCIS CobreIndioDiselenioCdTe TelururodeCadmioSistemas fotovoltaicos no conectados a la red (Offgrid systems) Electricidad rentable eindependientedelaredelctricaLossistemas fotovoltaicosquenosonconectadosa laredelctricasonconocidoscomosistemasoffgrid.Losmdulosfotovoltaicosgeneranelectricidaden formadecorrientedirecta (CD)quepuedeserutilizadadirectamentesinnecesidadalgunadeunalmacenamiento temporal (porejemploenbombasdeaguaalimentadasconenergasolar),sinembargo lamayora de los sistemas offgrid cuentan con bateras que almacenan la energa generada por losmdulos FV para suposterior uso. Los sistemas offgrid utilizan comnmente equipos de CD (lmparas, radios, televisiones, refrigeradores),aunqueusandoinversoresdeCAunmayornmerodedispositivospuedenserutilizados(laptops,equipomdico).Unadelasprincipalesaplicacionesdeestossistemaseselalumbradopblico.Cuando laconexina la redelctricaes tcnicamentemuycomplejaocuando resultamuycostosa, lossistemasoffgridproveenlaperfectasolucinparasatisfacerlasnecesidadesenergticas.Adiferenciadelosgeneradoresdiesel,lossistemasfotovoltaicossonautosuficientes,muyconfiables,noutilizancombustible,tienenbajoscostosdemantenimientoypuedenserconstruidosencualquiertamao.La energa solar fotovoltaica,mediante sistemas offgrid, es comnmente utilizada para el suministro de agua potable.Mediante energa solar ese posible utilizar bombas y pequeas plantas de tratamiento de agua, proporcionando nosolamenteaguapotable,sinotambinaguaparausosagrcolas.Loquemejorasustancialmentelacalidaddevidademuchaszonasrurales.LossistemasFVOffgridhansidoutilizadospormsde20aosenmuchaspartesdelmundo,enespecialparaeldesarrollodecomunidadesrurales.


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Fig.5:Laenergasolarfotovoltaicaproporcionaunafuenteconfiabledeenergaacasasquenoestnconectadasalaredelctrica

Fig.6:Laenergapuedeserutilizadaparailuminacin,comunicacinyrefrigeracindehogares.


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EnergasolarfotovoltaicaVsdieselComparada con los generadores diesel, el uso de la energa fotovoltaica para producir electricidad tiene las siguientesventajas:

NoemisinderuidoocontaminantesLossistemassolaresfuncionansilenciosamente. InodoraLaenergasolarnoemiteolores. IndependenciadecombustiblesLaenergasolaresgratuita. NocontaminaelmedioambienteLossistemassolaresnoemitencontaminantes. IndependenciaeconmicaNodependedeincrementosenloscombustibles. Bajomantenimientorequerido1. Laenergafotovoltaicaesmsconfiable,conbajooningntiempodeinactividad. Sincontaminacinprovenientedealgunafallaenelgeneradoroeltanquedealmacenamiento. Rentabilidad a largo plazo de alrededor 20 aos (dependiendo de varias condiciones), si componentes de alta

calidadsonutilizados.

Loscomponentesmscaros,losmdulossolares,tienenunagarantalibredereparacindemsde30aos.Existealgngeneradorqueproporcionedichagarantadevida?Encontrasteconlosaltoscostosdeinversindeunsistemafotovoltaico,comparadoconungeneradordiesel,loscostosdeoperacinsonmuchomsbajos.Cuandoseanalizaeltotal,tomandoencuenta lavidatilde lossistemasFV, loscostosfinalessonmuchosmsbajosquelosreportadosporunoomssistemasabasedediesel.1 Limpiezade losmdulos, revisinde contactos, rellenodebateras con aguadestilada. Slo lasbateras tendranque ser reemplazadas.Unprogramadereciclajedebaterasayudaaqueelsistemasigasiendoamigableconelmedioambiente.Ocasionalmenteuninversortendraquesercambiado,sinembargo, loselectronesdentrodeunmdulosolarnosedesgastan; losmdulos (lapartemscaradeunsistemaFV)puedenproveerfcilmenteenergapor30aos.

Fig.7:UnsistemaderastreoFVsigueeldesplazamientodelSoly


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SistemashbridosEnergafotovoltaicacombinadaconotrasfuentesdeenergaDependiendodelascondicioneslocales,puedeserbenficoconstruirunaminiredelctricaincorporandootrasfuentesdeenergarenovable.Si losrecursoscomoenergahidrulica,elicao labiomasaestndisponiblesen laregin,unpequeogeneradorfotovoltaicopuedeserutilizadoreduciendosignificativamente loscostosde inversin.Al igualque lossistemasfotovoltaicos,lossistemashbridossonescalablesconformealascondicioneslocales.Dichossistemastienenlagranventajadeabastecerytenerenergadisponibleparaelusodepequeoselectrodomsticoscomohastalautilizacindemaquinariademediatensinnecesariosenunacomunidad.Si, por ejemplo, se cuenta con corrientes de aire regulares en el sitio de planeacin, el sistema fotovoltaico podracomplementarseporungeneradorelico.Laproduccindeenergaenunaminiredelctricamediantedichosgeneradoreses fcil de implementar y muy comnmente usada. Similarmente, una pequea planta hidrulica podra ser integradacuandolalocalizacindelsistemaseencuentrecercanaaunroconaguadurantetodoelao.Otraposibilidades la integracindeungeneradoraccionado conaceitevegetal.Esta combinacines conveniente si lasplantasdeaceitespuedensercultivadasyrefinadaslocalmente,yasuvezquenocompitancontraelcultivodeproductosbsicos.Debidoalaltopreciodelosproductosdelpetrleoysucontinuoincremento,elcultivodeplantasautctonascomocombustiblesehavueltofactible.LacantidaddeCO2queesabsorbidaduranteelcrecimientodelaplantaserlamismaquecuandosuaceiteseausadocomocombustible,permitiendounprocesoneutrodeemisionesdecarbono.

Fig.8:Suministrodeenergaenunacomunidadmedianteunaplantafotovoltaicayungeneradordeaceitevegetal.

Fig.9:Energafotovoltaicayelicasecomplementanmuybiensuministrandoelectricidadparaunabombadeaguayunsistemadeirrigacin.


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Sistemas fotovoltaicosconectadosa lared (Ongridsystems)Suministrandoenergaa laredelctricaAdiferenciade lossistemasoffgrid, lossistemasongridsonconectadosdirectamentea laredpblicadeelectricidad.Lacorrientedirecta(CD)producidaporelsistemafotovoltaicoesconvertidaporun inversoracorrientealterna(CA)y luegoalimentada,atravsdevariosdispositivosdeseguridad,alaredsinningnalmacenamientoenbaterasdepormedio.Enciertosentido, laredelctricapuedeservistacomounsistemadealmacenamientopara laenergasolar.Laconexina laredelctricapuedeserrealizadadediversasmaneras:1.MedicinNetadeelectricidad(NetMetering)NetMetering es un trmino utilizado para varios conceptos diferentes. Lo que tienen en comn es que la electricidadgeneradaporelSolsercobradadeacuerdoalaenergadesalidafinal.Lospagospueden,comoenciertosestadosdelosE.U.A.,seguirelpreciogeneralde laelectricidad.Deestaformaseminimizaelcostode laelectricidadalconsumidor.Sinembargo,tiendeasermsunmecanismodeincentivoparaelproveedordeelectricidad;laenergasolaresunaenergadedemanda en pico en el momento de produccin (desde el medioda hasta la tarde) hay un pico de demanda y losproveedoresdeelectricidadtienenquepagaraltospreciosspotenelmercadocuandocompranenergaadicional.La electricidad generada puede ser tambin consumida directamente por los productores, alimentando nicamente suexceso de produccin a la red elctrica. Si la energa requerida, en ciertomomento, esmayor que la producida por elsistemafotovoltaico,laenergaadicionalestomadadelamismaredelctrica.

Fig.10:Lossistemasfotovoltaicosdegranescalaalimentancomnmentesusalidaauntransformadorqueconviertelaenergaaunniveldemediatensin


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Fig.11:ElmodelodelLagodeelectricidadproporciona,atravsdelaelevacinycadadelniveldeaguaenundepsito,unaimagenvisualdelabastecimientoyusodelaenergaenlaredelctrica.Suministrototalenlared(FullFeedin)Enestecaso, toda laelectricidadproducidaes suministradaen la redelctrica.Eloperadorde la redpagaunacantidadespecficaalproductorporcadakilowatthora(kWh)provedo.(EnMxicoeloperadordelaredlesdescuentadesucuentadeconsumo.)ConlaremuneracinporkWhsobreelpreciodereferencia,secreaunincentivofinancieroparainstalacionesFV.Lospagosdelacompaaelctricasernhechosmensualotrimestralmente;laliquidacinfinalsucedealfinaldeao.Estavariantedeapoyodelestado(EEG2)fueintroducidaporprimeravezenAlemaniayhasidoutilizadaexitosamenteporvarios aos. La EEGha sido subsecuentemente adoptadapor variospases,desdeentoncesha sido claroqueelusodedichossubsidios(feedin)tienenunefectopositivoparaelincrementodeladifusindelossistemasfotovoltaicos.Encomparacinconpasessituadosmsalsur, loscualestienencomnmenteunamayorradiacinsolar,elSolbrillaconmuchomenosfrecuenciaenAlemania.Comoejemplo:laradiacinsolaranualenMaiduguri,Nigeriaesde2,050kWh/(m2a),aproximadamenteeldoblequeenAlemania.Almismotiempo,lospasesenvasdedesarrolloconsumenmselectricidadtantoanivelindustrialcomodomstico.EnAlemania,elconsumoenergticoanualporpersonaesde5,800kWh,encambioenNigeriaesdetanslo100kWh.Apesardeestascifrascontrastantes,Alemania,conlaayudadevariosincentivos,poseeactualmenteelmayorcrecimientoanual de instalaciones fotovoltaicas a nivelmundial. Los cambios en la reformada EEG del 2009 estipulan adems unaprogresiva reduccin de la remuneracin por feedin, un bono para el consumo propio del productor. Esto permite unconsumoeconmicoydescentralizadodeoperadoresindividualesdeplantasfotovoltaicas.2LeydeenergarenovabledeAlemania(EneuerbareEnergieGesetz)


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Fig.12:Componentesdeunsistemaacopladoalared

Fig.13:Diagramaquemuestralaconexinparaleladeunsistemafotovoltaico


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EsquemasdeincentivosparalaaplicacindeenergasrenovablesEnprimer lugarunafasedeeliminacindesubsidiosacombustiblesfsilestienequeser llevadaacabo.Elcapitalqueesutilizadoparamantenerestosrecursosaccesiblesa lapoblacingeneralmentesalede lasarcasdelpasypor lotantoesconsideradounaprdida.Adicionalmentedichacantidadseincrementaproporcionalmenteconelcontinuoincrementodeloscombustiblesfsiles.Sinembargo,dichocapitalpodrasermejorutilizadodentrodelpasparaimplementarelcambioafuentesdeenergarenovable.Elpuntodeinicioparadichocambioeslaformacin,lacualdeberacomenzarenlaescuelayserextendidaparaincluircapacitacinparaingenierosytcnicosenlasuniversidades.Unpersonaldebidamentecapacitadoes la base para la implementacin de esta relativamente joven y dinmica tecnologa. Adems estos especialistascapacitadosmejorarnlaeconomalocal,yaquesistemasfotovoltaicosindividualestendrnqueserdiseados,instaladosyoperados.Asmismo,laintegracindelaproduccindeenergasrenovablesenlaredelctricatienequeserplaneada.Estocrearempleosenestatecnologadelfuturo,lacualtieneanunconsiderablepotencialdedesarrollo.Otros instrumentospueden incluirbeneficios fiscalespara inversionesenenerga renovable.Estopuedeser realizadodediversasmaneras,tantoparaconsumidores(pequeossistemas)comoparainversionistas(plantas,grandesinstalacioneseindustria).EnlosEstadosUnidosdeAmrica,dentrodelmarcodelasinversionesconcrditofiscalaochoaosparaenergasolarITC(eightyearsolarITC),elcompradordeunsistemapuede,porejemplo,recibirunareduccindeimpuestosdehastael30%delcapitaltotaldeinversin.Unsistemadecuotasdeenergasrenovablesparaproveedoresdeenergaesunaformaadicionaldeacelerarelcrecimientode lossistemas fotovoltaicos.Enestecaso, laautoridad responsabledefineunacuota.Losproveedoresdeenergaen laregintienenquegenerardemostrablementedichaproporcindesuelectricidadpormediodeenergasrenovables;porlotantosonforzadosarealizargrandesinversionesenplantasdeproduccindeenergaamigablesconelmedioambiente.

Fig.14:Diagramaquemuestralaconexinparaleladeunsistemafotovoltaico


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Fig.15:Elmercadomundialfotovoltaicoseestdesarrollandoaunritmoacelerado.Laproduccindesilicio,wafersyceldassolaresnosloesunenormeretotcnicosinoquerequieredeunaconsiderableinversin,una rpidaproduccindemdulos solaresconaltacalidadydurabilidad.Deesta forma, laconstruccinde laprimeraplantadeproduccindemdulospodramarcar laentradaa laproduccin independientedesistemasdeenergasolar.Algunospases,comoesplaneadoactualmenteen Japn,permitenunasubvencindirectaparacubrircon loscostosdeinversin.Sinembargo laintroduccindeunaremuneracin poralimentarenergaalared,cubriendoloscostosporlaelectricidadsolargenerada,hademostradoserunmecanismode incentivoque logragrandes inversionesenelmercadofotovoltaico.Unaaseguradatarifadecompraporkilowatthoraenunperiodode20oan25aos,tantoenAlemaniacomoenEspaa,ofreceunretornodeinversinsobreunperiodoalargoplazo.Prstamosconbajosinteresespuedensertambinutilizadosparafacilitarlosrelativosaltoscostosdeinversinrequeridos.OtrasmedidasdeapoyosonproyectosprovenientesdelMecanismodeDesarrolloLimpio(MDL).Elcriteriodelosproyectosdel MDL fue acordado en 1997 en el marco de la Conferencia de Cambio Climtico en Kioto y permite a pasesindustrializados y en vas de desarrollo llevar a cabo proyectos conjuntos de proteccin climtica en pases en vas dedesarrollo,loscualesamenudonopodranserfinanciadosporstos.Laideaconsisteenutilizartanpocodinerocomoseaposible, para disminuir significativamente la cantidad de emisiones nocivas. Los originadores de emisiones en pasesindustrializadostienenquefinanciarproyectosdedesarrolloquereduzcanemisiones.Paraestoselesotorgancertificadosloscualespuedenservendidosomantenidossinecesitanseguiroperandoplantasindustrialesconaltasemisiones.Sinembargoun requerimientonecesarioparacadaesquemade incentivosesproporcionarseguridada largoplazoa losinversionistas.

Fig.17:Laconstruccindeunafbricademdulospuedeserelprimerpasoparalaindependenciadecombustiblesfsiles.

Fig.16:Reduccindecostosparasistemasongrid,tomandoaAlemaniacomoejemplo.Atravsdelaexpansindelaproduccindemdulossolares,elcostoespecficoporunidadhadisminuido


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Fig.18:Laconstruccindeunafbricademdulospuedeserelprimerpasoparalaindependenciadecombustiblesfsiles.


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