Energía Solar: Desarrollo tecnológico y oportunidades de mercado en el contexto energético actual Dr. José González Aguilar Dr. Manuel Romero Alvarez

Indice Energía Solar: I+D y mercado en el contexto energético actual Recurso solar Tecnologías solares Fotovoltaico Térmico de baja temperatura Térmico de alta temperatura Combustibles solares - Hidrógeno Conclusiones - Perspectivas Tendencias de mercado Tendencias de I+D

Energía Solar: I+D y mercado en el contexto energético actual Recurso solar La energía solar, en sus diversas manifestaciones directas (radiación solar directa, difusa…) o indirectas (biomasa, eólica, hidráulica, mareomotriz…) es la fuente de energía mas abundante en la Tierra. El consumo energético anual actual (=DG) de energía primaria es aproximadamente 425 EJ/año. La energía solar total anual que alcanza la superficie de la Tierra y su atmósfera es 2.895.000EJ/año, que representa (~7000 veces la demanda global en 2004, DG) unas 9 veces el recurso total de todas las demás energías no-renovables, estimado en 325300 EJ (765 veces la DG) Petróleo: 8690 EJ (~20 DG), Gas: 17280 EJ (~40 DG), Uranio: 114000 EJ (~270 DG), Carbón: 185330 EJ (~440 DG).

Potencial de implantación de CET Energía Solar: I+D y mercado en el contexto energético actual Recurso solar Potencial de implantación de CET El 1% de las áreas áridas o semiáridas, sería suficiente para abastecer la demanda anual de electricidad en el Mundo Radiación solar global sobre la superficie terrestre (TWh/año) 240 * 106 Áreas desérticas (7% de la superficie terrestre) 16 * 106 Fracción útil de la radiación solar global (70%) 11,2 * 106 Eficiencia energética de la electricidad solar (15%) 1,68 * 106 Porcentaje del área que cumpliría los requisitos de infraestructura (1% de las áreas desérticas) 16,8 * 103 Demanda eléctrica en el Mundo en el año 2000 15 * 103

piscinas, secaderos, ACS,desalinización, fotoquímica Energía Solar: I+D y mercado en el contexto energético actual Tecnologías solares Combustibles solares Termoelectricidad Aire acondicionado Refrigeración solar Vapor de proceso FV – Alta conc. FV - Media FV - Baja piscinas, secaderos, ACS,desalinización, fotoquímica

Multiplicidad de tecnologías en FV Energía Solar: I+D y mercado en el contexto energético actual Fotovoltaica 4 X-tech technology families tf-Si = thin-film silicon CIGSS = copper-indium/gallium-selenium/sulfur c-Si = wafer-type crystalline silicon X-tech = concentrator technology OSC = “organic” solar cells new concepts = advanced versions of existing technologies & new conversion principles 2005 c-Si commercial 3 tf-Si & CIGSS technology generations 2010 2 module price (€/Wp) OSC 2020 1 new concepts >2030 0 5 10 15 20 25 module efficiency (%) Multiplicidad de tecnologías en FV

Energía Solar: I+D y mercado en el contexto energético actual Fotovoltaica

Energía Solar: I+D y mercado en el contexto energético actual Fotovoltaica REN21’s annual Renewables Global Status Report 2010 http://www.ren21.net

Fotovoltaica El caso de España (I) Energía Solar: I+D y mercado en el contexto energético actual Fotovoltaica El caso de España (I)

Fotovoltaica El caso de España (II) Energía Solar: I+D y mercado en el contexto energético actual Fotovoltaica El caso de España (II) Rebaja de la prima a 26-27 c€/kWh

Inversión media de una instalación FV en suelo Energía Solar: I+D y mercado en el contexto energético actual Fotovoltaica El caso de España (III) Inversión media de una instalación FV en suelo La inversión media para un parque FV en España en 2010 se estima en 2,5 M€/MW para cristalino y 3,0 M€/MW para capa delgada.

Solar térmica de baja temperatura Energía Solar: I+D y mercado en el contexto energético actual Solar térmica de baja temperatura Tecnología Captador de tubos de caucho Captador de aire Captador solar de placa plana España no termina de arrancar. La zanahoria no es visible. Politica de solar termica apoyada por subvenciones, ni se abarata el precio, ni el rendimiento. Captador de tubos de vacío Solar Heat Worldwide 2008, 2010 edition. http://www.iea-shc.org

Mercado mundial: El poder de China (Año 2008: 87.8 GW) Energía Solar: I+D y mercado en el contexto energético actual Solar térmica de baja temperatura España no termina de arrancar. La zanahoria no es visible. Politica de solar termica apoyada por subvenciones, ni se abarata el precio, ni el rendimiento. Solar Heat Worldwide 2008, 2010 edition. http://www.iea-shc.org Mercado mundial: El poder de China (Año 2008: 87.8 GW)

Solar térmica de baja temperatura Energía Solar: I+D y mercado en el contexto energético actual Solar térmica de baja temperatura Codigo tecnico de la edificacion + RITE

Solar térmica de baja temperatura Energía Solar: I+D y mercado en el contexto energético actual Solar térmica de baja temperatura

Solar termoeléctrica - Tecnología Energía Solar: I+D y mercado en el contexto energético actual Solar termoeléctrica - Tecnología Tubo Absorbedor Tubería fluido térmico Espejo curvado Fresnel Lineal Tubo absorbedor y reconcentrador Espejo curvado Discos parabólicos Receptor/Motor Reflector Hora solar Desde almacén Suministro directo solar A almacenamiento Desde almacén Potencia constante E. Térmica a turbina Apoyo fósil Apoyo fósil Cilindro-parabólicos Receptor Central Helióstatos Receptor Central

Solar termoeléctrica - Tecnología Energía Solar: I+D y mercado en el contexto energético actual Solar termoeléctrica - Tecnología Extresol 1 y 2 (ACS/Cobra) Gemasolar (Torresol) Puertollano 50 MW (Iberdrola Renovables) PS10 and PS20 (Abengoa Solar)

Solar termoeléctrica - Implantación Energía Solar: I+D y mercado en el contexto energético actual Solar termoeléctrica - Implantación Sun and Wind Energy 6 2010

Solar termoeléctrica - Tecnología Energía Solar: I+D y mercado en el contexto energético actual Solar termoeléctrica - Tecnología

Empleo Energía Solar: I+D y mercado en el contexto energético actual REN21’s annual Renewables Global Status Report 2010 http://www.ren21.net Total : 53.000 empleos – 600.000 empleos Total : 53.000 empleos

Energía Solar: I+D y mercado en el contexto energético actual Costes

Energía Solar: I+D y mercado en el contexto energético actual Combustibles solares Descomposición H2O/CO2 H2O/CO2

Industriales (>100 kW) Energía Solar: I+D y mercado en el contexto energético actual Combustibles solares - Reactores DCORE McNaughton Tubulares Flamant Gokon Weimer Steinfeld Doble cámara SOLZINC Wieckert Wieckert SOLREF Volumétricos Kodama Steinfeld Wömer APPCDC Imhof Siegel y Kolb SYNPET Partículas Flamant Kodama Bertocchi Steinfeld HYDROSOL Laboratorio (<1 kW) Piloto (1-100 kW) Industriales (>100 kW) 23

Combustibles solares Reformado de gas natural Project: Energía Solar: I+D y mercado en el contexto energético actual Combustibles solares Reformado de gas natural EU-Project SOLREF DLR (D), WIS (IL), Hexion (NE), JM (UK), CERTH (GR), ESCO-Solar (I), ETH/PSI (CH) - 400 kW - Rh catalyst - 1100 K 10 bar Project: 4 years: 2004-2007; Budget: 2.1 M€ Develop and operate innovative 400-kWth solar reformer (follow-up of SOLASYS reformer) Major goal: Investigate applications such as hydrogen production or electricity generation Pre-design of 1-MWth prototype plant in Southern Italy Conceptual layout of commercial 50-MWth reforming

Combustibles solares. Pirólisis de gas natural Energía Solar: I+D y mercado en el contexto energético actual Combustibles solares. Pirólisis de gas natural ETH//PSI CNRS Hirsch et al., Chem. Eng. Science 59, 5771-5778, 2004. EU FP6 SolHyCarb (2006-2010) Nombrar el proyecto Europeo SolHycarb Partners: PROMES-CNRS (F) ETH/PSI (CH) WIS (IL) CERTH/CPERI (GR) DLR (D) TIMCAL (B) Solúcar (E) CREED (F) N-GHY (F) NREL//UC CNRS WIS Dahl J. et al., JSEE 127, 76-85, 2005. Abanades et al., IJHE 30, 843–853, 2005. Kogan et al., IJHE 30, 35-43, 2005.

Combustibles solares. Gasificación de coke Energía Solar: I+D y mercado en el contexto energético actual Combustibles solares. Gasificación de coke

Ciclos basados en el azufre Energía Solar: I+D y mercado en el contexto energético actual Combustibles solares. Ciclos termoquímicos LHV Efficiency T(°C) Device Sulfuric Acid cycles Hybrid Sulfur 43% 900 Dish/Advanced Tower Sulfur Iodine 38% Multivalent sulfur 35% 1570 Metal Sulfate cycles Cadmium sulfate 46% 1000 Ba rium sulfate 39% Manganese sulfate 1100 Volatile Metal Oxide cycles Zinc Oxide 4 5 % 2000 Hybrid Cadmium 42% 1600 Cadmium Carbonate Non - volatile Metal Oxide Cycles Iron Oxide 2200 Dish Sodium Manganese 49% 1560 Nickel Manganese Ferrite 1800 Zinc Manganese Ferrite Other Hybrid Copper Chloride 41% 550 Trough/S tandard Tower Ciclos basados en el azufre Oxidos volátiles Oxidos no volátiles Ciclos retenidos: >35% (LHV)

Combustibles solares. Ciclos termoquímicos Energía Solar: I+D y mercado en el contexto energético actual Combustibles solares. Ciclos termoquímicos

Combustibles solares. Ciclos termoquímicos Energía Solar: I+D y mercado en el contexto energético actual Combustibles solares. Ciclos termoquímicos A. Meier, SolarPACES 2010

Combustibles solares. Ciclos termoquímicos Energía Solar: I+D y mercado en el contexto energético actual Combustibles solares. Ciclos termoquímicos

Energía Solar: I+D y mercado en el contexto energético actual Conclusiones El potencial de la energía solar es inmenso y su desarrollo agrupa un gran número de disciplinas científicas y técnicas; fundamentales y aplicadas. Se observa una gran dinámica en todas las áreas. No así en la distribución geográfica, bien definida por algunos actores. El paso a la madurez de la electricidad a partir de fuentes renovables requiere aumentar capacidad y adaptación a la demanda. La influencia de las políticas favoreciendo la implantación de solar es hoy en día un elemento clave. Sin embargo, no existe un solución única. En combustibles solares, nos acercamos progresivamente hacia la escala industrial.

Gracias por su atención

Energía Solar: I+D y mercado en el contexto energético actual Fotovoltaica