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Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM 1 Aarón Sánchez Juárez Depto. Materiales Solares

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Presentación del tema: "Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM 1 Aarón Sánchez Juárez Depto. Materiales Solares"— Transcripción de la presentación:

1 Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM 1 Aarón Sánchez Juárez Depto. Materiales Solares GENERACIÓN SOLAR FOTOVOLTAICA: Alternativa Tecnológica para la diversificación energética y mitigación de GEI Universidad Nacional Autónoma de México Centro de Investigación en Energía CONGRESO NACIONAL DE INVESTIGACIÓN EN CAMBIO CLIMÁTICO Instituto de Geofísica Ciudad Universitaria 19 de octubre ª. Mesa Redonda GENERACIÓN Y CONSUMO DE ENERGÍA

2 Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM 2 Energía en México 23% lo produce PInd 73%: fósiles ENERGÍA

3 Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM 3 Necesidad de Diversificación A. Contribución a la Reducción de emisiones contaminantes (73% de la electricidad se produce con fósiles y aportan el 44% del CO2 emitido). B. Disponibilidad de los recursos fósiles a corto, mediano y largo plazo

4 Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM 4 Potencial: Chihuahua 18,873 GW e Sonora 14,030 GW e Total 32,903 GW e Capacidad instalada nacional 49 GW e Con el 0.14% de la superficie de estos estados (604 km 2 ), se podría generar todo el consumo eléctrico nacional Energía Solar: Potencial Recurso promedio diario anual: 5.0 kW-hr/m2

5 Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM 5 El efecto fotovoltaico El Efecto fotovoltaico es el fenómeno de generación de electricidad en un dispositivo optoelectrónico debido a la absorción de la luz solar o radiación solar. Los dispositivos que generan energía a través del efecto fotovoltaico se llaman generadores fotovoltaicos y la unidad mínima donde se lleva a cabo dicho efecto se llama CELDA SOLAR

6 Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM 6 Adaptado de: E Conversión Fotovoltaica Transformación Directa de Luz a Electricidad El Binomio de Generación de Energía Limpia Energía solar Tecnología FV Energía Verde

7 Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM 7 m-Si 10-24% Tecnologías fotovoltaicas comerciales V OC 21.7 V V OC = 21 V V OC = 23.8 V V OC = 95 V a-Si 6-13% p-Si 10-22% CdTe 7-16% CuInGaSe: 10-18%

8 Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM 8 Arreglos fotovoltaicos Desde unos pocos watts hasta Megawatts !!!!!

9 Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM 9 Si- Monocristalino12-24 % Si-Policristalino11-17 % Si-Amorfo6-13 % CdTe CuInSe % % Eficiencia en las celdas solares El concepto de EFICIENCIA POTENCIA ENTRADA CELDA SOLAR POTENCIA SALIDA = Ps / Pi

10 Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM 10 Eficiencia en celdas solares Eficiencia en celdas solares Superficie de 1m x 1 m Ae= 1.0 m 2 G = 1,000 Watt/m 2 Ps= Generación de 150 Watts Celda con =15 % Eficiencia = Ps/Pi Pi = G Ae

11 Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM 11 GEI evitados: de 30 a 100 gr por kWh generado Fuente: Vasilis M. Fthenakis, Hyung Chul Kim, Erik Alsema; Emissions from Photovoltaic Life Cycles; Environ. Sci. Technol. 2008, 42, 2168–217 Mitigaión de GEI Mitigaión de GEI

12 Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM 12 Potencial de Generación Recurso solar diario: 5.0 kW-hr/ m 2 Eficiencia de Módulos FVs: 12% Cuadrado de 10 m de lado Generación de Energía: ~50.0 kW-hr al día 10 Deptos.

13 Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM 13 Ventajas y Desventajas Ventajas: De aplicación: No consumen combustibles fósiles La generación es directa, sin procesos intermedios No hay emisiones emitidas ni ruido: no contaminante No hay partes móviles: bajo mantenimiento Tecnológicas: Es modular, de gran duración (más de 20 años), fácil adopción Desventajas: De aplicación: Energía generada depende del RS, desconocimiento de su uso Tecnológicas: Generación intermitente, requieren almacenamiento, Baja densidad energética,

14 Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM 14 Caso de Alemania Caso de Alemania Compromisos nacionales para reducción de emisiones de GI Ahorro en el costo energético a largo plazo Creación de empleos Carencia de recursos fósiles Diversificación energética con programas de apoyo a I&D+i con 800 M Remuneración por la venta de excedentes a la red Fuente: Factores que han impulsado Políticas de Fomento

15 Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM 15 ACCIONES IMPLEMENTADAS Privilegio de las ER`s para el abastecimiento de electricidad mejorando clima, ambiente y sustentabilidad. Recorte de emisiones de CO2 Ley que regula obliga la compra y remuneración de energía verde por 20 años Ley que prevé el cierre de todas las centrales nucleares para el 2020 Aumento en el consumo de ER`s en 20% para el 2020 Tarifa de venta fue de 99c/kWh hasta alcanzar los 350 MW. Políticas: Caso de Alemania

16 Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM 16 Resultados Resultados Potencia instalada: 4,600 MW Empresa Fotovoltaica sólida: 29 compañías con el líder de producción mundial Energía estimada 2007: 3.4 TWh CO 2 evitado 1.3Mt equivalentes de CO 2 Actualmente la tarifa esta en un máximo de 49.21c/kWh Existe subvención por parte del Estado para la adquisición de tecnología FV

17 Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM 17 Producción Mundial Producción Mundial Producción 2008: 7,910 MW Producción 2010: 10,432 MW Fuente Revista Photon, Abril 2011

18 Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM 18 Los 20 mayores fabricantes Los 20 mayores fabricantes PRODUCCIÓN Y CAPACIDAD PREVISTAS DE LOS 20 MAYORES FABRICANTES DE CELDAS (MW) Fabricante Suntech Power First Solar Yingli Green Energy JA Solar Q-Cells Sharp Gintech Trina Solar Energy Motech Kyocera CSI SunPower Neo Solar Power Solarworld E-Ton Solar REC Sanyo Solarfun Chint Solar Ningbo Solar350260

19 Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM 19 ÚSA: California con su millón de techos; 101 MW Japón: Sunshine project; 285 MW; 11 Empresas y un agresivo programa de I&D+i Comunidad europea: Alcanzó 3.0 GW instalados Ejemplo: España con 60.5MW; 5 empresas China: 42 MW; 40 empresas Sur Korea 25 MW; 55 c/kWh; programa de 100,000 casas y 70,000 comercios p/2012 Algunos otros países Grandes proyectos (MW) LUGARNOMBRE Y POTENCIASTATUS (2007) PortugalMoura con 104 MW Serpa con 11 MW Para 2010 Operando EspañaBeneixama con 20 MW Salamanca con 13.8 MW Operando AlemaniaJuwi con 40 MWPara 2010 Fuente: A. Jager-Waldau; PV Status Report 2007; (2007) EUR EN

20 Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM 20 Consecuencia del fomento Fuente: $3.25 Comportamiento del precio de venta Precios en México: Entre US$3.50 a US$5.00/W-pico; Hasta US$8.00 promedio por W-pico instalado; Internacional para módulos mayores de 100 W-p $3.26 m-Si; $3.19 p-Si; $2.89 PD

21 Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM 21 Nichos de Aplicación: Ámbito Rural SERVICIOS COMUNITARIOS COMUNICACIÓN ILUMINACIÓN BÁSICA EDUCACIÓN A DISTANCIA SERVICIOS DE SALUD BOMBEO DE AGUA AGRONEGOCIOS ELECTRICIDAD ¿Para que? IRRIGACIÓN ABREVADEROS USO DOMÉSTICO

22 Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM 22 Proyectos en México Proyectos de beneficio social en zonas marginadas Electrificación rural Costo por Watt: $ 8.00 – US dollar Sistema instalado

23 Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM 23 Fuera de la Red SERVICOS COMUNITARIOSEDUCACIÓN AGUA PARA ABREVADEROS SERVICOS DOMÉSTICO

24 Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM 24 Bombeo de agua

25 Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM 25 Zonas urbanas: Interconexión a la red Mexicali, BC Veracruz, Ver Generación propia de energía y Aportación de electricidad a la red Política actual Contrato de interconexión a la red bajo el esquema de medición neta Deducciones fiscales Del orden de 24 MW instalados

26 Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM 26 Interconexión a la red Generación propia de energía y Aportación de electricidad a la red

27 Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM 27 Potencia instalada en México FUENTES: AWAKENING PV IN MEXICO; Y. Matsumoto, J. Agredano, A. Sanchez- Juarez and J. A. Urbano; Technical Digest of the International PVSEC-17, Fukuoka, Japan, Asociación Nacional de Energía Solar (3w.anes.org.mx); Asociación Mexicana de Proveedores de Energías Renovables (3w.amper.org.mx) INEGI, y Datos de Importación 24.0 MW SISTEMAS GRANDES: Walt Mart: 300 kW Chrysler: 250 kW SISTEMAS MEDIANOS CFE: 30 kW en DF, 45 kW en Veracruz y 60 kW en Mérida Esquina Verde: 30 kW instalado en 2004 Isla de sacrificios: 24 kW

28 Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM Próximos proyectos 28 Gob. Edo. de Guerrero, en Acapulco: 1.0 MW Comisión Federal de Electricidad, Sta Rosalía: 1.0 MW Terminal Portuaria, Lázaro Cárdenas: Kw

29 Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM 29 Barreras Económicas Bajo precio de los energéticos convencionales Incertidumbre en los precios de la energía Inversión inicial alta y tasa de retorno larga Carencia de Incentivos económicos: subsidios, créditos, fiscales Tecnológicas Desconocimiento de la tecnología y Carencia de recursos humanos Desconocimiento de la normatividad eléctrica Regulatorias Carencia de una legislación para el aprovechamiento Carencia de normatividad sobre la tecnología

30 Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM 30 Garantizar la disponibilidad de energía en todos los ámbitos que se requiera Contribuir a la reducción de emisiones de GEI Impulsar de manera masiva el uso de la TFV en aplicaciones domésticas, comerciales ye industriales. Fomentar e impulsar la formación de empresas en el desarrollo de tecnologías basadas en ER`s Como dato: El 1% de usuarios domésticos de la red representan un mercado de 544 MW que puede significar 1.0 Mt equivalentes de CO2 evitado Metas de aplicación

31 Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM 31 Perspectivas para el futuro Costo de los sistemas F V disminuye Costo de combustibles aumenta La perspectiva del uso de la tecnología FV tiende a ser competitivo económicamente en el ámbito urbano

32 Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM 32 Los sistemas fotovoltaicos son una tecnología de larga duración, confiable, segura y no contaminante que representa una alternativa para la diversificación energética propuesta. Los Programas de fomento y fortalecimiento a nivel mundial permiten garantizar el éxito de la aplicación masiva de la tecnología FV en México México debe implementar políticas y acciones que incluyan la TFV como una alternativa de diversificación energética y de mitigación de GEI Conclusiones

33 Centro de Investigación en Energía, UNAM Centro de Investigación en Energía, UNAM 33 Gracias


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