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Centro de Investigación en Energía

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Presentación del tema: "Centro de Investigación en Energía"— Transcripción de la presentación:

1 Centro de Investigación en Energía
Universidad Nacional Autónoma de México Centro de Investigación en Energía GENERACIÓN SOLAR FOTOVOLTAICA: Alternativa Tecnológica para la diversificación energética y mitigación de GEI CONGRESO NACIONAL DE INVESTIGACIÓN EN CAMBIO CLIMÁTICO 2ª. Mesa Redonda GENERACIÓN Y CONSUMO DE ENERGÍA Instituto de Geofísica Ciudad Universitaria 19 de octubre 2011 Aarón Sánchez Juárez Depto. Materiales Solares 1

2 Energía en México ENERGÍA 23% lo produce PInd 73%: fósiles
2 23% lo produce PInd

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

4 Recurso promedio diario anual:
Energía Solar: Potencial Recurso promedio diario anual: 5.0 kW-hr/m2 Potencial: Chihuahua 18,873 GWe Sonora ,030 GWe Total ,903 GWe Capacidad instalada nacional 49 GWe Con el 0.14% de la superficie de estos estados (604 km2), se podría generar todo el consumo eléctrico nacional 4 4 4 4

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 5

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

7 Tecnologías fotovoltaicas comerciales
a-Si 6-13% CdTe 7-16% VOC = 23.8 V m-Si 10-24% p-Si 10-22% VOC = 95 V VOC 21.7 V VOC = 21 V 7 7 7 CuInGaSe: 10-18%

8 Arreglos fotovoltaicos
Desde unos pocos watts hasta Megawatts !!!!! 8

9 Eficiencia en las celdas solares
El concepto de EFICIENCIA POTENCIA ENTRADA CELDA SOLAR POTENCIA SALIDA  = Ps / Pi Si- Monocristalino 12-24 % Si-Policristalino 11-17 % Si-Amorfo 6-13 % CdTe CuInSe2 7-17 % 10-18 % 9

10 Eficiencia en celdas solares
Eficiencia = Ps/Pi Pi = G Ae Celda con =15 % Ps= Generación de 150 Watts G = 1,000 Watt/m2 Superficie de 1m x 1 m Ae= 1.0 m2 10 10

11 Mitigaión de GEI 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 11

12 Eficiencia de Módulos FV’s: Generación de Energía:
Potencial de Generación Recurso solar diario: 5.0 kW-hr/ m2 Eficiencia de Módulos FV’s: 12% Cuadrado de 10 m de lado 10 Deptos. Generación de Energía: ~50.0 kW-hr al día 12

13 Ventajas y Desventajas
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, 13

14 Caso de Alemania Factores que han impulsado Políticas de Fomento
Fuente: Factores que han impulsado Políticas de Fomento 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 14

15 Políticas: Caso de Alemania
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. 15

16 Potencia instalada: 4,600 MW
Resultados Potencia instalada: 4,600 MW Empresa Fotovoltaica sólida: 29 compañías con el líder de producción mundial Energía estimada 2007: 3.4 TWh CO2 evitado 1.3Mt equivalentes de CO2 Actualmente la tarifa esta en un máximo de 49.21c€/kWh Existe subvención por parte del Estado para la adquisición de tecnología FV 16

17 Producción Mundial Producción 2008: 7,910 MW
Fuente Revista Photon, Abril 2011 17

18 Los 20 mayores fabricantes
PRODUCCIÓN Y CAPACIDAD PREVISTAS DE LOS 20 MAYORES FABRICANTES DE CELDAS (MW) Fabricante 2009 2010 Suntech Power 1250 704 First Solar 1228 1100 Yingli Green Energy 950 525 JA Solar 900 520 Q-Cells 805 586 Sharp 750 595 Gintech 700 368 Trina Solar Energy 600 399 Motech 360 Kyocera 550 400 CSI 500 200 SunPower 490 397 Neo Solar Power 470 201 Solarworld 450 250 E-Ton Solar 420 220 REC 130 Sanyo 260 Solarfun Chint Solar 390 100 Ningbo Solar 350 18

19 Algunos otros países Grandes proyectos (MW)
Fuente: A. Jager-Waldau; PV Status Report 2007; (2007) EUR EN 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 Grandes proyectos (MW) LUGAR NOMBRE Y POTENCIA STATUS (2007) Portugal Moura con 104 MW Serpa con 11 MW Para 2010 Operando España Beneixama con 20 MW Salamanca con 13.8 MW Alemania Juwi con 40 MW 19

20 Fuente: www.solarbuzz.com
Consecuencia del fomento Comportamiento del precio de venta 2010 $3.25 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 Fuente: 20

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

22 Costo por Watt: $ 8.00 – 12.00 US dollar
Proyectos en México Electrificación rural Proyectos de beneficio social en zonas marginadas Costo por Watt: $ 8.00 – US dollar Sistema instalado 22

23 Fuera de la Red SERVICOS COMUNITARIOS EDUCACIÓN SERVICOS DOMÉSTICO
AGUA PARA ABREVADEROS 23 23

24 Bombeo de agua 24

25 Zonas urbanas: Interconexión 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 Mexicali, BC Veracruz, Ver Generación propia de energía y Aportación de electricidad a la red 25 25

26 Interconexión a la red Generación propia de energía y Aportación de electricidad a la red 26 26

27 Potencia instalada en México
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 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, 2007. 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 27

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

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 29

30 Metas de aplicación 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 30

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 31

32 Conclusiones 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 32 32

33 Gracias 33


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