Tecnología fotovoltaica - Instituto de Investigaciones Eléctricas

Boletín IIETendencias tecnológicasde la empresa suministradora, en un esquema de 1 x1. Durante la II Conferencia Internacional de las InversionesFotovoltaicas, la Asociación de Industrias FotovoltaicasEuropeas estimó que el mercado FV creceráhasta los 11 mil MW para el año 2012, motivado porlos programas que se desarrollan principalmente enAlemania, España y Estados Unidos (www.epia.org).Figura 6. Evolución de los precios al menudeo de los módulos fotovoltaicos.En cuanto a los precios de los módulos fotovoltaicos,éstos han experimentado una caída muy importante.La Fig. 6 muestra la evolución de los precios delo módulos FV en el mercado europeo y estadounidense(en internet: http://www.solarbuzz.com/Moduleprices.htm).Es notorio que los precios presentanuna tendencia a la baja de 2001 a mediados de 2004,después de ese año los precios de los módulos registranuna tendencia a la alza. Esta situación fue motivadapor la escasez de silicio grado solar en el mercado,ya que su demanda sobrepasó la capacidad mundial desu producción. Este escenario ha comenzado a cambiar,pues durante los últimos años se han construido variasplantas productoras de silicio grado solar, para hacerfrente a la gran demanda mundial, estimando quea finales de 2008, los precios de los módulos FV retomaránsu tendencia a la baja como en el año 2004. Enla producción de módulos y celdas fotovoltaicas, Japónocupa el primer lugar, la Unión Europea el segundo yEstados Unidos, el tercero.Tendencias actualesHoy en día existen alrededor del mundo más de 2 milmillones de personas que no cuentan con servicio eléctrico,para ellos la tecnología FV representa la opcióntécnica y económica para tenerlo. Por esta razón, laszonas rurales de países en vías de desarrollo representanun mercado real para esta tecnología.En las aplicaciones conectadas a red, Japón, EstadosUnidos y algunos países europeos continúan incentivandola construcción de plantas fotovoltaicas depotencia y la instalación de sistemas FV en zonashabitacionales y edificios públicos, integrando dichossistemas en los techos, así como en las edificaciones.Las primeras plantas fotovoltaicas de gran tamaño (i.e.mayores a 1 MW) comenzaron a instalarse a inicios delos ochentas, como la de Saijo en Japón, instalada en1981 y cuya potencia es de 1.2 MW. Para 1995 existíanen el mundo 5.2 MW de capacidad instalada en grandesplantas fotovoltaicas (i.e. mayores a 200kW); a finalesde 2007 había una potencia instalada de más de 950MWp en este tipo de instalaciones, localizándose másde 390 plantas en Alemania, 225 en Estados Unidos y120 en España. El crecimiento de plantas de este tipotiene un comportamiento exponencial, pues en 1995se tenían registradas no más de una decena de plantasFV y para el año 2007 ya se tenían instaladas alrededorde 325. Con base en los números anteriores, se afirmaque el mayor mercado actual para esta industria, lorepresentan las plantas fotovoltaicas centralizadas (eninternet: http://www.solarbuzz.com/Moduleprices.htm).La tabla 2 muestra información general de las plantasFV más grandes que han sido instaladas recientementey que están en operación (Large Scale PhotovoltaicPower Plants, 2007). Como se observa, en España seencuentran instaladas 7 de las 10 plantas más grandesdel mundo, esto ha sido posible gracias a una serie deincentivos económicos del gobierno español, los cualessubsidian los costos de inversión y el precio que sepaga por la energía generada.62

abril-junio-08Tendencias tecnológicasTabla 2. Características de las 10 plantas FV más grandes del mundo.País Ubicación Potencia MW Puesta en operaciónEspaña Murcia 23 2008España Calverón 21 2008Alemania Brandis * 40* 2007España Cáceres 20 2008España Alicante 20 2007Corea SinAn 20 2008USA Nevada 14 2007España Salamanca 13.8 2007España Murcia 12.7 2007España Navarra 12 2008En el año 2006 se anunció la construcción de las dos plantas más grandes del mundo en cuanto a potencia instalada:la primera se encuentra en la planta de Brandis, Alemania y tiene una potencia de 40 MW; la segunda seinstalará en Portugal y tendrá al término de su construcción, una capacidad de 62 MW. Para finales de abril de2008 ya han entrado en operación 16.1 MW de la planta de Brandis.Actualmente se realizan esfuerzos dentro del Acuerdo de Implementación sobre SistemasFotovoltaicos de la Agencia Internacional de Energía (AIE), para determinar la viabilidad económicay técnica para la construcción de grandes plantas FV (i.e. en la escala de Gigawats), lascuales se planea ubicar en grandes desiertos como Gobi, en Asia Central; Sahara, en el Norte deÁfrica; el área desértica del centro de Australia, y el desierto de Sonora, que comparten Méxicoy Estados Unidos (Kosuke, 2007).La situación en MéxicoLas actividades en nuestro país relacionadas con latecnología fotovoltaica (FV) se iniciaron a mediadosde los setentas. En la década siguiente, el Centro deEstudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional(IPN) construyó una planta piloto para fabricar módulosfotovoltaicos de silicio cristalino, con una capacidad deproducción de 15kW por año.El principal mercado de la tecnología fotovoltaica ennuestro país es el de los sistemas autónomos, utilizadosprincipalmente para la electrificación de comunidadesrurales apartadas y se estima que en el país han sidoinstalados cerca de 100 mil sistemas fotovoltaicos paraeste fin. Otra aplicación importante que se le ha dadoes en la energizacion de estaciones de retransmisorasde telecomunicaciones, telesecundarias y clínicasrurales.En 2001, el Fideicomiso de Riesgo Compartido (FIRCO)de la Secretaría de Agricultura, Ganadería, DesarrolloRural, Pesca y Alimentación (SAGARPA), inicióun programa al término del cual se instalaron más de2 mil bombas fotovoltaicas para el apoyo de productoresagropecuarios. Por su parte, Petróleos Mexicanos(PEMEX) ha utilizado ampliamente los sistemas fotovoltaicospara proporcionar energía eléctrica en lossistemas de monitoreo y control de plataformas nohabitadas (Matsumoto et al, 2007).En 1997 se realizaron las primeras aplicaciones fotovoltaicasconectadas a red, por parte del Área de EnergíasNo Convencionales del Instituto de InvestigacionesEléctricas (IIE). Posteriormente se llevaron a caboproyectos piloto en las ciudades de Mexicali, Baja Californiay Hermosillo, Sonora. En el año 2005, el Área deEnergías No Convencionales del IIE apoyó al gobiernode Baja California, en la especificación de los sistemasFV con una potencia de 1 kWp, en 220 casas habitación,instalados en la ciudad de Mexicali.Actualmente, en el país operan 3 plantas maquiladorasdonde se ensamblan módulos fotovoltaicosde diferentes tecnologías, destinados al mercado deexportación. Una planta ensambladora de módulos FVque tendrá una capacidad de fabricación de 15 MW/año, inició operaciones a finales de 2007, en el estadode Veracruz. Además, en junio de 2008 se anunció laconstrucción de un complejo industrial en la ciudad deMexicali, donde se producirán módulos FV de películadelgada y la de una planta FV de 70 MW, para satisfacerparcialmente los requerimientos de energía eléctricade la ciudad.La potencia fotovoltaica instalada y acumulada enMéxico hasta finales de 2007 se estima en 20.8 MW(Agencia Internacional de Energía, 2007).63

Boletín IIETendencias tecnológicasReferenciasS. Wenham, M.A. Green, M.E. Watt, R. Corkish, Applied Photovoltaics, Second Edition, ISBN: 0-7334-2175-X,2006.M. Green, A Solar Cells Operating Principles Tecnology and system applications, University NSW, Australia,1992.R. Naville, Solar Energy Conversion: The Solar Cell, Amsterdam, 1978.E. Lorenzo, Electricidad Solar, Ingeniería de los Sistemas Fotovoltaicos ISBN: 84-86505-45-3, 1994.L. Tsakalakos, J. Balch, J. Fronheiser, and B. A. Korevaar, Silicon nanowire solar cells, Appl. Phys. Lett. 91,233117; DOI:10.1063/1.2821113, 2007.En internet: http://www.solarbuzz.com/Moduleprices.htmLarge Scale Photovoltaic Power Plants, Annual Report 2007, Revised Edition, April, 2008; http://www.pvresources.comK. Kurokawa, Energy from the Desert Feasibility of Very Large Scale Photovoltaic Power Generation (VLS-PV)Systems, 2007.Y. Matsumoto; J Agredano, A. Sánchez, Awakening PV in México, Technical Digest of the InternationalPVSEC-17, Japan, December 2007.International Energy Agency, PVPS Annual Report 2007, 2007.JAIME AGREDANO DÍAZ [agredano@iie.org.mx]Ingeniero Mecánico Electricista por la Universidad Nacional Autónoma deMéxico (UNAM), en junio de 1984. Desde julio de 1984 es investigadory jefe de proyecto del Instituto de Investigaciones Eléctricas en el Áreade Energías No Convencionales. De 1984 a 1990 participó en proyectosde aprovechamiento de energía solar térmica. Ha brindado asesoría agobiernos estatales y municipales de la Unidad de Electrificación Rural dela Comisión Federal de Electricidad (CFE) y al Instituto Nacional Indigenistapara la implementación de Programas de Electrificación Rural Fotovoltaica.Ha sido miembro de redes temáticas relacionadas con la utilizaciónde la energía solar fotovoltaica, del Programa Iberoamericano de Ciencia yTecnología para el Desarrollo (CYTED). Se desempeña como instructor decursos de capacitación sobre electrificación rural fotovoltaica auspiciadospor CYTED en varios países latinoamericanos. Durante 1986 fue visitanteprofesional en el Renewable Energy Research Institute (NREL), en Golden,Colorado, Estados Unidos. Es representante de México ante el “Acuerdo deimplementación sobre sistemas fotovoltaicos de la Agencia Internacionalde Energía”. Es coautor de artículos relacionados con electrificación rural ysistemas fotovoltaicos.64