Producción de electricidad a partir de la luz solar

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La producción de electricidad a partir de la luz solar consiste en la conversión de energía de la luz solar en electricidad, ya sea directamente mediante energía solar fotovoltaica o indirectamente mediante energía termosolar de concentración. Las células fotovoltaicas convierten la luz en corriente eléctrica mediante el efecto fotovoltaico.[1]​ Los sistemas de energía termosolar concentrada utilizan lentes o espejos y sistemas de seguimiento solar para enfocar una gran área de luz solar en un punto caliente, a menudo para impulsar una turbina de vapor.

En 2023, la energía solar generó el 5 % de la electricidad mundial,[2]​ en comparación con el 1% en 2015, cuando se firmó el Acuerdo de París para limitar el cambio climático.[3]​ Junto con la energía eólica terrestre, en la mayoría de los países, el coste nivelado de la energía más barato para nuevas instalaciones es la energía solar a escala comercial.[4]​[5]​

Potencial[editar]

Energía solar estimada disponible para generación de energía. El mapa muestra la suma promedio diaria/anual de la producción de electricidad de una planta de energía solar fotovoltaica conectada a la red de 1 kW pico que cubre el período comprendido entre 1994/1999/2007 (dependiendo de la región geográfica) y 2018.[6]​ La base de datos de recursos solares subyacente se calcula mediante el modelo Solargis a partir de datos atmosféricos y satelitales con intervalos de tiempo de 15 y 30 minutos respectivamente y una resolución espacial de 1 km. Más detalles en: https://globalsolaratlas.info

La geografía afecta el potencial de energía solar porque diferentes lugares reciben diferentes cantidades de radiación solar. En particular, con algunas variaciones, las áreas más cercanas al ecuador generalmente reciben mayores cantidades de radiación solar. Sin embargo, el uso de energía fotovoltaica que puede seguir la posición del Sol puede aumentar significativamente el potencial de energía solar en áreas más alejadas del ecuador.[7]​ La variación horaria afecta el potencial de la energía solar, porque durante la noche hay poca radiación solar en la superficie de la Tierra para que la absorban los paneles solares. Esto limita la cantidad de energía que los paneles solares pueden absorber en un día. La cobertura de nubes puede afectar el potencial de los paneles solares porque las nubes bloquean la luz entrante del Sol y reducen la luz disponible para las células solares.

Además, la disponibilidad de terreno tiene un gran efecto en la energía solar disponible porque los paneles solares solo se pueden instalar en terrenos que de otro modo no se utilizarían y serían adecuados para paneles solares. Los tejados son un lugar adecuado para las células solares, ya que muchas personas han descubierto que de esta manera pueden recoger energía directamente en sus casas. Otras áreas adecuadas para células solares son terrenos que no se utilizan para negocios, donde se pueden establecer plantas solares.[7]​

Aspectos económicos[editar]

Costo por vatio[editar]

Los factores de costo típicos de la energía solar incluyen los costos de los módulos, los marcos para sostenerlos, el cableado, los inversores, el costo de mano de obra, el terreno que pueda ser necesario, la conexión a la red, el mantenimiento y la insolación solar que recibirá esa ubicación.

Los sistemas fotovoltaicos no utilizan combustible y los módulos suelen durar entre 25 y 40 años.[8]​ Por lo tanto, los costos iniciales de capital y financiamiento representan entre el 80 y el 90 por ciento del costo de la energía solar.[9]​: 165 

Algunos países están considerando poner límites a los precios,[10]​ mientras que otros prefieren contratos por diferencias.[11]​

La gran magnitud de la energía solar disponible la convierte en una fuente de electricidad muy atractiva. En 2020, la energía solar era la fuente de electricidad más barata.[12]​[13]​ En Arabia Saudita, en abril de 2021 se firmó un acuerdo de compra de energía (PPA, Power Pucrchase Agreement) para una nueva planta de energía solar en Al-Faisaliah. El proyecto registró el coste más bajo del mundo para la producción de electricidad solar fotovoltaica: 1,04 centavos de dólar EE.UU./kWh.[14]​

Precios de instalación[editar]

Los gastos de los módulos solares de banda de alta potencia han disminuido considerablemente con el tiempo. A partir de 1982, el costo por kW era de aproximadamente 27 000 dólares estadounidenses y en 2006 el costo bajó a aproximadamente 4000 dólares estadounidenses por kW. En 1992, el sistema fotovoltaico costaba aproximadamente 16 000 dólares estadounidenses por kW y bajó a aproximadamente 6000 dólares estadounidenses por kW en 2008.[15]​

En 2021, en EE. UU., la energía solar residencial costaba de 2 a 4 dólares por vatio (pero las tejas solares costaban mucho más)[16]​ y los costos de energía solar para servicios públicos rondaban 1 dólar por vatio.[17]​

Productividad por ubicación[editar]

Véase también: Irradiación solar

La productividad de la energía solar en una región depende de la irradiación solar, que varía a lo largo del día y del año y está influenciada por la latitud y el clima. La potencia de salida del sistema fotovoltaico también depende de la temperatura ambiente, la velocidad del viento, el espectro solar, las condiciones locales del suelo y otros factores.

La energía eólica terrestre tiende a ser la fuente de electricidad más barata en el norte de Eurasia, Canadá, algunas partes de los Estados Unidos y la Patagonia en Argentina, mientras que en otras partes del mundo, se cree que es mejor principalmente la energía solar (o, menos frecuentemente, una combinación de energía eólica, solar y otra energía baja en carbono).[18]​: 8  Los modelos de la Universidad de Exeter sugieren que para 2030 la energía solar será más barata en todos los países excepto en algunos del noreste de Europa.[19]​

Los lugares con mayor irradiación solar anual se encuentran en los trópicos y subtrópicos áridos. Los desiertos que se encuentran en latitudes bajas suelen tener pocas nubes y pueden recibir luz solar durante más de diez horas al día.[20]​[21]​ Estos desiertos cálidos forman el llamado Cinturón Solar Global (Global Sun Belt) que rodea el mundo. Este cinturón está formado por extensas extensiones de tierra en el norte de África, el sur de África, el suroeste de Asia, Oriente Medio y Australia, así como los desiertos mucho más pequeños de América del Norte y del Sur.[22]​

Por lo tanto, la energía solar es (o se prevé que se convierta en) la fuente de energía más barata en toda América Central, África, Medio Oriente, India, Sudeste Asiático, Australia y varios otros lugares.[18]​: 8 

A continuación se muestran diferentes medidas de irradiación solar (irradiación normal directa, irradiación horizontal global):

  • Norteamérica
    Norteamérica
  • Sudamérica
    Sudamérica
  • Europa
    Europa
  • África y Medio Oriente
    África y Medio Oriente
  • Sur y sudeste de Asia
    Sur y sudeste de Asia
  • Australia
    Australia
  • Mundo
    Mundo

Autoconsumo[editar]

En los casos de autoconsumo de energía solar, el tiempo de recuperación de la inversión económica se calcula en función de la cantidad de electricidad que no se compra de la red.[23]​ Sin embargo, en muchos casos, los patrones de generación y consumo no coinciden, y parte o toda la energía se devuelve a la red. La electricidad se vende y en otros momentos, cuando se toma energía de la red, se compra electricidad. Los costos y precios relativos obtenidos afectan a la economía. En muchos mercados, el precio pagado por la electricidad fotovoltaica vendida es significativamente inferior al precio de la electricidad comprada, lo que incentiva el autoconsumo.[24]​ Además, en Alemania e Italia, por ejemplo, se han utilizado incentivos separados para el autoconsumo.[24]​ La regulación de la interacción con la red también ha incluido limitaciones a la inyección a la red en algunas regiones de Alemania con grandes cantidades de capacidad fotovoltaica instalada.[24]​[25]​ Al aumentar el autoconsumo, se puede limitar la inyección a la red sin restricciones, lo que desperdicia electricidad.[26]​

Una buena correspondencia entre generación y consumo es clave para un alto autoconsumo. El partido se puede mejorar con baterías o con un consumo eléctrico controlable.[26]​ Sin embargo, las baterías son caras y la rentabilidad puede requerir la prestación de otros servicios además del aumento del autoconsumo,[27]​ por ejemplo evitando cortes de energía.[28]​ Los depósitos de almacenamiento de agua caliente con calefacción eléctrica con bombas de calor o calentadores de resistencia pueden proporcionar almacenamiento de bajo costo para el autoconsumo de energía solar.[26]​ El desplazamiento en el tiempo de ciertas cargas de electricidad, como lavavajillas, secadoras y lavadoras, pueden proporcionar un consumo controlable con sólo un efecto limitado sobre los usuarios, pero su efecto sobre el autoconsumo de energía solar puede ser limitado.[26]​

Precios, incentivos e impuestos de la energía[editar]

El propósito político original de las políticas de incentivos para la energía fotovoltaica (paneles fotovoltaicos) era facilitar un despliegue inicial a pequeña escala para comenzar a hacer crecer la industria, incluso cuando el costo de la energía fotovoltaica estaba significativamente por encima de la paridad de la red, para permitir que la industria lograra las economías de escala necesarias para alcanzar paridad de la red. Desde que se alcanzó la paridad de red, se implementan algunas políticas para promover la independencia energética nacional,[29]​ la creación de empleos de alta tecnología[30]​ y la reducción de las emisiones de CO2.[29]​

Los incentivos financieros para la energía fotovoltaica difieren entre países, incluidos Australia,[31]​ China,[32]​ Alemania,[33]​ India,[34]​ Japón y Estados Unidos, e incluso entre estados dentro de EE.UU.

Medición neta[editar]

La medición neta, a diferencia de una tarifa de alimentación, requiere solo un contador de consumo eléctrico, pero este debe ser bidireccional (se toma de la red y se alimenta a la red).

En la medición neta, el precio de la electricidad producida es el mismo que el precio suministrado al consumidor, y al consumidor se le factura la diferencia entre la producción y el consumo. La medición neta generalmente se puede realizar sin cambios en los medidores de electricidad estándar, que miden con precisión la energía en ambas direcciones e informan automáticamente la diferencia, y porque permite a los propietarios de viviendas y empresas generar electricidad en un momento diferente al del consumo, utilizando efectivamente la red como batería de almacenamiento gigante. Con la medición neta, los déficits se facturan cada mes, mientras que los superávits se transfieren al mes siguiente. Las mejores prácticas exigen la renovación perpetua de los créditos de kWh.[35]​ Los créditos excedentes tras la terminación del servicio se pierden o se pagan a una tasa que va desde la tarifa mayorista hasta la tarifa minorista o superior, al igual que los créditos anuales excedentes.[36]​

Producción comunitaria de electricidad a partir del Sol[editar]

Granja solar comunitaria en la ciudad de Wheatland, Wisconsin.[37]​

Un proyecto solar comunitario es una instalación de energía solar que acepta capital y proporciona créditos de producción y beneficios fiscales a múltiples clientes, incluidos individuos, empresas, organizaciones sin fines de lucro y otros inversores. Los participantes suelen invertir o suscribirse a una determinada capacidad de kW o generación de kWh de producción eléctrica remota.[38]​

Impuestos[editar]

En algunos países se han impuesto aranceles (impuestos de importación) a los paneles solares importados.[39]​[40]​

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. ↑ «Energy Sources: Solar». Department of Energy (en inglés). Archivado desde el original el 14 de abril de 2011. Consultado el 19 de abril de 2011. 
  2. ↑ «Executive summary – Renewables 2023 – Analysis». IEA (en inglés británico). Consultado el 16 de enero de 2024. 
  3. ↑ «Global Electricity Review 2022». Ember (en inglés estadounidense). 29 de marzo de 2022. Consultado el 3 de abril de 2022. 
  4. ↑ «2023 Levelized Cost Of Energy+». Lazard (en inglés). Consultado el 14 de junio de 2023. 
  5. ↑ «Executive summary – Renewable Energy Market Update - June 2023 – Analysis». IEA (en inglés británico). Consultado el 14 de junio de 2023. 
  6. ↑ «Global Solar Atlas». globalsolaratlas.info. Consultado el 12 de agosto de 2022. 
  7. ↑ a b Goldemberg, José; UNDP, eds. (2000). World energy assessment: energy and the challenge of sustainability (1. print edición). New York, NY: United Nations Development Programme. ISBN 978-92-1-126126-4. 
  8. ↑ Nian, Victor; Mignacca, Benito; Locatelli, Giorgio (15 de agosto de 2022). «Policies toward net-zero: Benchmarking the economic competitiveness of nuclear against wind and solar energy». Applied Energy (en inglés) 320: 119275. Bibcode:2022ApEn..32019275N. ISSN 0306-2619. S2CID 249223353. doi:10.1016/j.apenergy.2022.119275. 
  9. ↑ «Renewable electricity – Renewables 2022 – Analysis». IEA (en inglés británico). Consultado el 12 de diciembre de 2022. 
  10. ↑ «EU expects to raise €140bn from windfall tax on energy firms». the Guardian (en inglés). 14 de septiembre de 2022. Consultado el 15 de septiembre de 2022. 
  11. ↑ «The EU's energy windfall tax gives UK ministers a yardstick for their talks». the Guardian (en inglés). 14 de septiembre de 2022. Consultado el 15 de septiembre de 2022. 
  12. ↑ «'Renewables' power ahead to become the world's cheapest source of energy in 2020». World Economic Forum (en inglés). 5 de julio de 2021. Consultado el 25 de enero de 2022. 
  13. ↑ «Levelized Cost Of Energy, Levelized Cost Of Storage, and Levelized Cost Of Hydrogen». Lazard.com (en inglés). Consultado el 25 de enero de 2022. 
  14. ↑ «Saudi Arabia signed Power Purchase Agreement for 2,970MW Solar PV Projects». saudigulfprojects.com (en inglés). 8 de abril de 2021. Consultado el 28 de agosto de 2022. 
  15. ↑ Timilsina, Govinda R.; Kurdgelashvili, Lado; Narbel, Patrick A. (1 de enero de 2012). «Solar energy: Markets, economics and policies». Renewable and Sustainable Energy Reviews (en inglés) 16 (1): 449-465. ISSN 1364-0321. doi:10.1016/j.rser.2011.08.009. 
  16. ↑ «Solar Shingles Vs. Solar Panels: Cost, Efficiency & More (2021)». EcoWatch (en inglés). 8 de agosto de 2021. Consultado el 25 de agosto de 2021. 
  17. ↑ «Solar Farms: What Are They and How Much Do They Cost? - EnergySage». Solar News (en inglés estadounidense). 18 de junio de 2021. Consultado el 25 de agosto de 2021. 
  18. ↑ a b Bogdanov, Dmitrii; Ram, Manish; Aghahosseini, Arman; Gulagi, Ashish; Oyewo, Ayobami Solomon; Child, Michael; Caldera, Upeksha; Sadovskaia, Kristina; Farfan, Javier; De Souza Noel Simas Barbosa, Larissa; Fasihi, Mahdi (15 de julio de 2021). «Low-cost renewable electricity as the key driver of the global energy transition towards sustainability». Energy (en inglés) 227: 120467. ISSN 0360-5442. S2CID 233706454. doi:10.1016/j.energy.2021.120467. 
  19. ↑ «Is a solar future inevitable?». University of Exeter. Consultado el 2 de octubre de 2023. 
  20. ↑ «Daytime Cloud Fraction Coast lines evident» (en inglés). Archivado desde el original el 22 de agosto de 2017. Consultado el 22 de agosto de 2017. 
  21. ↑ «Sunshine» (en inglés). Archivado desde el original el 23 de septiembre de 2015. Consultado el 6 de septiembre de 2015. 
  22. ↑ «Living in the Sun Belt : The Solar Power Potential for the Middle East» (en inglés). 27 de julio de 2016. Archivado desde el original el 26 de agosto de 2017. Consultado el 22 de agosto de 2017. 
  23. ↑ «Money saved by producing electricity from PV and Years for payback» (en inglés). Archivado desde el original el 28 de diciembre de 2014. 
  24. ↑ Stetz, T; Marten, F; Braun, M (2013). «Improved Low Voltage Grid-Integration of Photovoltaic Systems in Germany». IEEE Transactions on Sustainable Energy 4 (2): 534-542. Bibcode:2013ITSE....4..534S. S2CID 47032066. doi:10.1109/TSTE.2012.2198925. 
  25. ↑ a b c d Salpakari, Jyri; Lund, Peter (2016). «Optimal and rule-based control strategies for energy flexibility in buildings with PV». Applied Energy 161: 425-436. Bibcode:2016ApEn..161..425S. S2CID 59037572. doi:10.1016/j.apenergy.2015.10.036. 
  26. ↑ Fitzgerald, Garrett; Mandel, James; Morris, Jesse; Touati, Hervé (2015), The Economics of Battery Energy Storage, Rocky Mountain Institute, archivado desde el original el 30 de noviembre de 2016 .
  27. ↑ «The Value of Electricity Reliability: Evidence from Battery Adoption». Resources for the Future (en inglés estadounidense). Consultado el 14 de junio de 2023. 
  28. ↑ a b «Germany boosts renewables with "biggest energy policy reform in decades"». Clean Energy Wire (en inglés). 6 de abril de 2022. Consultado el 8 de noviembre de 2022. 
  29. ↑ «Indigenizing Solar Manufacturing: Charting the Course to a Solar Self-Sufficient India - Saur Energy International». www.saurenergy.com. Consultado el 8 de noviembre de 2022. 
  30. ↑ «Renewable power incentives». 
  31. ↑ China Racing Ahead of America in the Drive to Go Solar. (enlace roto disponible en este archivo).
  32. ↑ «Power & Energy Technology - IHS Technology». Archivado desde el original el 2 de enero de 2010. 
  33. ↑ Ravi Shankar (20 de julio de 2022). «What is the solar rooftop subsidy scheme/yojana? - Times of India». The Times of India (en inglés). Consultado el 8 de noviembre de 2022. 
  34. ↑ «Net Metering». Archivado desde el original el 21 de octubre de 2012. 
  35. ↑ «Net Metering and Interconnection - NJ OCE Web Site». Archivado desde el original el 12 de mayo de 2012. 
  36. ↑ Mentzel, Dashal (25 de octubre de 2023). «Partnership brings benefits of community solar to Vernon County». WEAU (en inglés). Consultado el 22 de noviembre de 2023. 
  37. ↑ «Community Solar Basics». Energy.gov (en inglés). Consultado el 17 de septiembre de 2021. 
  38. ↑ Philipp, Jennifer (7 de septiembre de 2022). «Solar Power in Africa on the Rise». BORGEN (en inglés estadounidense). Consultado el 15 de septiembre de 2022. 
  39. ↑ Busch, Marc L. (2 de septiembre de 2022). «The mystery of India's new solar tariffs». The Hill (en inglés estadounidense). Consultado el 15 de septiembre de 2022. 

Enlaces externos[editar]

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