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Aarón Sánchez JuárezDepto. Materiales Solares
asj@cie.unam.mx
LA TECNOLOGÍA FOTOVOLTAICA: LA TECNOLOGÍA FOTOVOLTAICA: UNA ALTERNATIVA DE DIVERSIFICACIÓN UNA ALTERNATIVA DE DIVERSIFICACIÓN
ENERGÉTICA PARA MÉXICOENERGÉTICA PARA MÉXICO
Universidad Nacional Autónoma de México
Centro de Investigación en Energía
DEBATE UNIVERSITARIODEBATE UNIVERSITARIOSOBRE LASOBRE LA
REFORMA ENERGÉTICAREFORMA ENERGÉTICA23-27 Junio 2008
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ContenidoContenido
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
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33 www.cie.unam.mx www.cie.unam.mx
Adaptado de:
EE
Conversión FotovoltaicaConversión Fotovoltaica
Transformación Directa de Luz a Electricidad
El Binomio de
Generación de Energía
Limpia
Energía solar
Tecnología FV
Energía VerdeEnergía Verde
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Ventajas y DesventajasVentajas y Desventajas
Ventajas: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:Desventajas:De aplicación: Energía generada depende del RS, desconocimientoTecnológicas: Generación intermitente, requieren almacenamiento, Baja densidad energética,
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55 www.cie.unam.mx www.cie.unam.mx
BarrerasBarreras
EconómicasBajo precio de los energéticos
convencionalesIncertidumbre en los precios de la
energíaInversión inicial alta y tasa de retorno
largaCarencia de Incentivos económicos:
subsidios, créditos, fiscales
Tecnológicas Desconocimiento de la tecnología y
Carencia de recursos humanos Desconocimiento de la normatividad
eléctrica
RegulatoriasCarencia de una legislación para el aprovechamientoCarencia de normatividad sobre la tecnología
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Tecnologías fotovoltaicasTecnologías fotovoltaicas
SEMICONDUCTORES
GRUESOS
DELGADOS
SILICIO MONOCRISTAL,POLICRISTAL
SILICIO
GaAs
CdTe
CuInSe2
AMORFO
MONOCRISTAL,POLICRISTAL
MÁXIMAS EFICIENCIAS EN SÓLIDOS SEMICONDUCTORES, COMO EL SILICIO, ARSENURO DE GALIO TELURIO DE CADMIO, SELENIURO DECOBRE/INDIO.
FABRICACIÓN DE UNIONES ENTRE MATERIALES SÓLIDOS, LÍQUIDOS Y GASES.
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Si- Monocristalino 12-24 %Si-Policristalino 11-17 %Si-Amorfo 6-13 %CdTeCuInSe2
7-16 %10-18 %
Eficiencia en las celdaEficiencia en las celdass solaressolares
El concepto de EFICIENCIA
POTENCIA ENTRADACELDASOLAR
POTENCIA SALIDA = Ps / Pi
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Eficiencia en celdas Eficiencia en celdas solaressolares
Superficie de 1m x 1 m
Pi= 1,000 Watts/m2
Ps= Generación de
150 Watts
Módulo FV con 15 % eficiencia
Eficiencia = Ps / Pi
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Estado Actual ComercialEstado Actual Comercial
PRODUCCIÓN 20074,279 MW
42%
45%
0.1%0.5%5.2% 4.7%
2%m-Si
p-Si
r-Si
a-Si
CdTe
CuInSe2
Otros
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1010 www.cie.unam.mx www.cie.unam.mx
Fabricantes : 218 en el Fabricantes : 218 en el mundomundoCuota de Mercado de los Fabricantes de
Celdas Solares en 2007 (MW)
9.1%
8.5%
7.9%
4.8%
4.7%
4.1%
4.0%3.9%3.4%3.1%
46.6%
Q-Cells
Sharp
Suntech
Kyocera
Firts Solar
Motech
Solar World
Sanyo
Yingli
JA Solar
RESTO DE FABRICANTES
Procedencia
TAIWAN10.79%CHINA
28.06%
NORTEAMERICA6.38%
ALEMANIA20.46%
RESTO DE ASIA3.27%RESTO DE EUROPA
6.90% AFRICA Y ORIENTE MEDIO 0.02%
AUSTRALIA0.83%
INDIA1.50%
JAPON 21.78%
Mayor productor de celdas solaresQ-Cells: 389.2 MW
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Caso de AlemaniaCaso de Alemania
Compromisos nacionales para reducción de emisiones de GI
Ahorro en el costo energético a largo plazo
Creación de empleosCarencia de recursos fósilesDiversificación energética con
programas de apoyo a I&D+i con 800 M€
Remuneración por la venta de excedentes a la red
Fuente: www.bee-ev.de/uploads/EEG
Factores que han impulsado Políticas de Fomento
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ACCIONES IMPLEMENTADASPrivilegio de las ER`s para el
abastecimiento de electricidad mejorando clima, ambiente y sustentabilidad.
Recorte de emisiones de CO2Ley 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
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ResultadosResultados
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
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ÚSA: California con su millón de techos; 101 MW Japón: Sunshine project; 285 MW; 11 Empresas y un
agresivo programa de I&D+iComunidad europea: Alcanzó 3.0 GW instalados
Ejemplo: España con 60.5MW; 5 empresas China: 42 MW; 40 empresasSur Korea 25 MW; 55 c€/kWh; programa de 100,000
casas y 70,000 comercios p/2012
Algunos otros países (2007)
Grandes proyectos (MW)
LUGAR NOMBRE Y POTENCIA STATUS (2007)
Portugal Moura con 104 MWSerpa con 11 MW
Para 2010Operando
España Beneixama con 20 MWSalamanca con 13.8 MW
OperandoOperando
Alemania
Juwi con 40 MW Para 2009
Fuente: A. Jager-Waldau; PV Status Report 2007; (2007) EUR 23018 EN
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Consecuencia del fomento (2007)Consecuencia del fomento (2007)
Fuente: David E. CarlsonBP solar
2008: $4.95
Comportamiento del precio de venta
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EL CASO DE MÉXICO
23% lo produce PInd
73%: fósiles
USUARIOS SERVICIO ELÉCTRICO SEPT 2007
(MILES)
Gran Industria 0.7,
0.002%Empresa Mediana,
208, 0.67%
agrícola, 112, 0.36%
servicios, 161, 0.52%
comercial 3213, 10%
doméstico2720088%
ENERGÍA
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Necesidad de DiversificaciónNecesidad 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
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1818 www.cie.unam.mx www.cie.unam.mx
Garantizar la disponibilidad de energía en todos los ámbitos que se requiera
Contribuir a la reducción de emisiones de GEIImpulsar y fomentar la I&D+i en tecnologías basadas en
todas las ER`sFomentar 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
Necesidad de Establecer PolíticasNecesidad de Establecer Políticas
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1919 www.cie.unam.mx www.cie.unam.mx
Potencial de GeneraciónPotencial de GeneraciónRecurso solar diario:
5.0 kW-hr/ m2 Eficiencia de Módulos FV’s:12%
Cuadrado de 10 m de lado
Generación de Energía: Generación de Energía: 50.0 kW-hr al día50.0 kW-hr al día
10 10 Deptos. Deptos.
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2020 www.cie.unam.mx www.cie.unam.mx2020 www.cie.unam.mx www.cie.unam.mx
Nichos de Aplicación: Ámbito Rural Nichos de Aplicación: Ámbito Rural
SERVICIOS COMUNITARIOSSERVICIOS COMUNITARIOS
COMUNICACIÓNCOMUNICACIÓN
ILUMINACIÓN BÁSICAILUMINACIÓN BÁSICA
EDUCACIÓN A DISTANCIAEDUCACIÓN A DISTANCIA
SERVICIOS DE SALUDSERVICIOS DE SALUD
BOMBEO DE AGUABOMBEO DE AGUA AGRONEGOCIOSAGRONEGOCIOS
ELECTRICIDAD ELECTRICIDAD ¿Para que?¿Para que?
IRRIGACIÓNIRRIGACIÓN
ABREVADEROSABREVADEROS
USO DOMÉSTICOUSO DOMÉSTICO
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2121 www.cie.unam.mx www.cie.unam.mx2121 www.cie.unam.mx www.cie.unam.mx
Fuera de la RedFuera de la RedSERVICOS COMUNITARIOS EDUCACIÓN
AGUA PARA ABREVADEROS SERVICOS DOMÉSTICO
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2222 www.cie.unam.mx www.cie.unam.mx2222 www.cie.unam.mx www.cie.unam.mx
INTERCONEXIÓN A LA REDINTERCONEXIÓN A LA RED
Generación propia de energía y Generación propia de energía y Aportación de electricidad a la redAportación de electricidad a la red
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2323 www.cie.unam.mx www.cie.unam.mx2323 www.cie.unam.mx www.cie.unam.mx
Fomento en MéxicoFomento en México
Mexicali, BCVeracruz, Ver
Generación propia de energía y Generación propia de energía y Aportación de electricidad a la redAportación de electricidad a la red
Política actualPolítica actual Contrato de interconexión a la red bajo el
esquema de medición netaDeducciones fiscalesDel orden de 21 MW instalados
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2424 www.cie.unam.mx www.cie.unam.mx
México: I&D en FV México: I&D en FV
I&D de la tecnología FV a nivel mundial
CINVESTAV-IPN
LES-IIM-UNAM
CIE-UNAM
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FV EN LA UNAM (CIE)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-TiO2Productos
Celdas del 2% elaboradas con procesos económicosCeldas de CdTe con eficiencias del 8%
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2626 www.cie.unam.mx www.cie.unam.mx
Requerimientos para la Reforma
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
Definición de políticas que permitan:Definición de políticas que permitan:
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2727 www.cie.unam.mx www.cie.unam.mx2727 www.cie.unam.mx www.cie.unam.mx
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.
ConclusioneConclusioness
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2828 www.cie.unam.mx www.cie.unam.mx2828 www.cie.unam.mx www.cie.unam.mx
Unidad de Asistencia Fotovoltaica Unidad de Asistencia Fotovoltaica CIE-UNAMCIE-UNAM
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2929 www.cie.unam.mx www.cie.unam.mxsgestec@cie.unam.mx
www.cie.unam.mx
Gracias
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