Centro de Investigación en Energía Universidad Nacional Autónoma de México Centro de Investigación en Energía LA TECNOLOGÍA FOTOVOLTAICA: UNA ALTERNATIVA DE DIVERSIFICACIÓN ENERGÉTICA PARA MÉXICO DEBATE UNIVERSITARIO SOBRE LA REFORMA ENERGÉTICA 23-27 Junio 2008 Aarón Sánchez Juárez Depto. Materiales Solares asj@cie.unam.mx 1 www.cie.unam.mx

Contenido Que son las celdas solares: ventajas y barreras para su implementación Estado actual de la tecnología: fabricantes, producción, proyectos mundiales y nacionales, políticas de fomento, y la interconexión a la red. Fuentes de generación eléctrica, usuarios El Recurso solar y el nicho FV: rural y urbano. Que hay que hacer para impulsar su adopción y uso? El rol de la Universidad Conclusiones 2 www.cie.unam.mx

Conversión Fotovoltaica Transformación Directa de Luz a Electricidad Tecnología FV El Binomio de Generación de Energía Limpia Energía solar Adaptado de: E Energía Verde 3 www.cie.unam.mx

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 Tecnológicas: Generación intermitente, requieren almacenamiento, Baja densidad energética, 4 www.cie.unam.mx

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 5 www.cie.unam.mx

Tecnologías fotovoltaicas FABRICACIÓN DE UNIONES ENTRE MATERIALES SÓLIDOS, LÍQUIDOS Y GASES. MÁXIMAS EFICIENCIAS EN SÓLIDOS SEMICONDUCTORES, COMO EL SILICIO, ARSENURO DE GALIO TELURIO DE CADMIO, SELENIURO DECOBRE/INDIO. MONOCRISTAL, POLICRISTAL SILICIO GRUESOS SILICIO SEMICONDUCTORES AMORFO GaAs DELGADOS MONOCRISTAL, POLICRISTAL CdTe CuInSe2 6 www.cie.unam.mx

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 7-16 % 10-18 % 7 www.cie.unam.mx

Eficiencia en celdas solares Eficiencia = Ps / Pi Módulo FV con 15 % eficiencia Ps= Generación de 150 Watts Pi= 1,000 Watts/m2 Superficie de 1m x 1 m 8 www.cie.unam.mx

Estado Actual Comercial 9 www.cie.unam.mx

Fabricantes : 218 en el mundo Mayor productor de celdas solares Q-Cells: 389.2 MW 10 www.cie.unam.mx

Caso de Alemania Factores que han impulsado Políticas de Fomento Fuente: www.bee-ev.de/uploads/EEG 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 11 www.cie.unam.mx

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. 12 www.cie.unam.mx

Potencia instalada: 3,060 MW Resultados Potencia instalada: 3,060 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 13 www.cie.unam.mx

Algunos otros países (2007) Fuente: A. Jager-Waldau; PV Status Report 2007; (2007) EUR 23018 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 Para 2009 14 www.cie.unam.mx

Fuente: David E. Carlson Consecuencia del fomento (2007) Comportamiento del precio de venta 2008: $4.95 Fuente: David E. Carlson BP solar 15 www.cie.unam.mx

EL CASO DE MÉXICO ENERGÍA 23% lo produce PInd 73%: fósiles 16 www.cie.unam.mx 23% lo produce PInd

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 17 www.cie.unam.mx

Necesidad de Establecer Políticas Garantizar la disponibilidad de energía en todos los ámbitos que se requiera Contribuir a la reducción de emisiones de GEI Impulsar y fomentar la I&D+i en tecnologías basadas en todas las ER`s Fomentar la participación de particulares, bajo un régimen especial de incentivos, como micro productores independientes, con esquemas de financiamiento atractivos para favorecer la inversión (El 1% de usuarios domésticos de la red representan un mercado de 544 MW) que puede significar 1.0 Mt equivalentes de CO2 evitado) Fomentar e impulsar la formación de empresas en el desarrollo de tecnologías basadas en ER`s 18 www.cie.unam.mx

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 19 www.cie.unam.mx

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 20 www.cie.unam.mx 20 www.cie.unam.mx

Fuera de la Red SERVICOS COMUNITARIOS EDUCACIÓN SERVICOS DOMÉSTICO AGUA PARA ABREVADEROS 21 www.cie.unam.mx 21 www.cie.unam.mx

INTERCONEXIÓN A LA RED Generación propia de energía y Aportación de electricidad a la red 22 www.cie.unam.mx 22 www.cie.unam.mx

Fomento en México Política actual Contrato de interconexión a la red bajo el esquema de medición neta Deducciones fiscales Del orden de 21 MW instalados Mexicali, BC Veracruz, Ver Generación propia de energía y Aportación de electricidad a la red 23 www.cie.unam.mx 23 www.cie.unam.mx

México: I&D en FV I&D de la tecnología FV a nivel mundial LES-IIM-UNAM CINVESTAV-IPN CIE-UNAM 24 www.cie.unam.mx

I&D+i en materiales semiconductores en película delgada FV EN LA UNAM (CIE) I&D+i en materiales semiconductores en película delgada I&D en técnicas y procesos para elaboración de materiales en película delgada Desarrollo de nuevas estructuras fotovoltaicas basadas en calcogenuros de metal: CdTe, SnS, CuS, Bi2S3, etc., polímetros semiconductores, tintes-TiO2 Productos Celdas del 2% elaboradas con procesos económicos Celdas de CdTe con eficiencias del 8% 25 www.cie.unam.mx

Requerimientos para la Reforma Definición de políticas que permitan: Financiamiento para impulsar el desarrollo tecnológico e innovaciones de los prototipos obtenidos en los CI nacionales (nuestro caso: tecnología desarrollada el CIE-UNAM) Financiamiento para impulsar el escalamiento hacia plantas piloto bajo esquema de vinculación con la industria Financiamiento para el escalamiento industrial Impulso y fomento a una Industria Nacional en Tecnología FV Esquemas de financiamiento y venta de energía para micro-productores 26 www.cie.unam.mx

Conclusiones Los sistemas fotovoltaicos es 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 México debe de sumarse a dichas acciones y diversificar su programa de energía para garantizar la sustentabilidad energética a largo plazo. 27 www.cie.unam.mx 27 www.cie.unam.mx

Unidad de Asistencia Fotovoltaica CIE-UNAM 28 www.cie.unam.mx 28 www.cie.unam.mx

Gracias sgestec@cie.unam.mx www.cie.unam.mx 29 www.cie.unam.mx