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IMPLANTACIÓN DEL SECTOR ENERGÉTICO SOLAR EN ESPAÑA

JORNADAS TÉCNICAS GRUPO AVALORA

Lugar: Casino de Madrid,Fecha: 23 de octubre de 2007

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1. Introducción a las energías renovables.

Energía renovable: A ritmos de consumo inferiores a los ritmos de producción o generación de forma natural.

Consideraciones previas:

• Sólo un cuarto de la población mundial consume tres cuartos de la energía.• La energía consumida proviene en un 80% de combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural). • El mantenimiento del sistema energético actual es insostenible.

• Agota las reservas de combustible.• Contribuye al efecto invernadero.• Contribuye a la acidificación del agua.• Contribuye a la deforestación.

• Crisis energética fomenta la búsqueda de energías alternativas denominadas Energías Renovables basadas en la Sostenibilidad.• La energía solar, aún a pesar de sus limitaciones, es abundante, gratuita y constituye una alternativa muy importante.

Sostenibilidad: Promover tecnologías que nos permitan vivir mejor ahora y el día de mañana, garantizando un sistema energético eficiente, respetuoso que el medio ambiente y con gran aprovechamiento de los recursos disponibles a nuestro alcance.

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1.1. Tipos de energías renovables.

Todas las energías dependen en mayor o menor medida de la energía solar

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1.2. Protocolo de Kyoto.

• Obstáculo: dificultades para integrar las energías renovables en los sistemas energéticos existentes o la falta de una infraestructura que permita el desarrollo de esta industria.

• Imposibilidad hoy por hoy en competir con los precios de las formas energéticas actuales porque el ahorro de las renovables es a muy largo plazo.

• China, Brasil e India quedan fuera por presentar industrias en vías de modernización.

• USA y RUSIA, donde adquiere enorme importancia del carbón, firman con condiciones.

• Permite aumentar la cuota a países que lleven a cabo una política de reforestación.

• Se admite que países puedan comprar las cuotas de emisión a otros.

• Se permite canjear las cuotas de otras emisiones por las de CO2.

• No ha llegado a un compromiso sólido.

El Protocolo de Kyoto debe considerarse como un tratado de buenas intenciones por el que los países se comprometen a reducir las emisiones contaminantes a la atmósfera, lo que se traduce en fomentar el desarrollo de las energías renovables.

Protocolo de Kyoto: Firmado por 39 gobiernos en Kyoto en 1.997, por el que se comprometían, a llegar entre el año 2008 y el 2012 a una reducción total de sus emisiones de CO2 de un 5% con respecto a los niveles emitidos en 1990 y aumentar hasta un 12% el consumo de energías renovables.

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2. Energía solar.

Ventajas de la energía solar:• Energía suficiente como para abastecer demanda mundial• Elevada calidad energética• Pequeño o nulo impacto ecológico• Inagotable a escala humana

Inconvenientes de la energía solar:• Se produce de forma semialeatoria estando sometida a ciclos de día y noche• Depende de las condiciones climatológicas de cada emplazamiento• Llega a la tierra de forma dispersa

• R. Directa (I): Rayos procedentes del Sol directamente.• R. Difusa (D): Procede de bóveda celeste. Dispersión y nubes.• R. Del Albedo (A): Procedente del suelo, debida a la reflexión.

• No se puede almacenar de forma directa, es necesario realizar una transformación energética

Sol: Gran fuente de energía. De esa energía pasa a la atmósfera exterior una pequeña fracción.

Dada la variabilidad de las condiciones climatológicas, de la época del año y de los ciclos de día y noche es necesario utilizar superficies de captación grandes.

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2.1.Tipos de Energía Solar

Dependiendo del tipo de transformación que sufra la radiación solar:

• Solar Térmica: Captación de la energía solar para calentamiento de un fluido.

• Baja Temperatura: Producción de agua caliente sanitaria (A.C.S.) a temperatura menor de 100ºC.

• Media Temperatura: Producción de vapor de agua entre 100ºC y 250 ºC.

• Alta Temperatura o Termoeléctrica: Producción de vapor de agua a alta presión y temperatura superior a 250 ºC, que se utiliza para mover un conjunto turbina-alternador destinada a producir energía eléctrica.

• Solar Fotovoltáica: Captación de la energía solar para producción de energía eléctrica mediante paneles fotovoltáicos en los que se transforma la radiación solar mediante el efecto fotoeléctrico.

• Aisladas de la Red: Autoconsumo

• Conexión a Red: Producción de electricidad mediante paneles solares fotovoltaicos e inyectarla directamente a la red de distribución eléctrica.

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2.2. Mapa solar de España

Irradiación: Cantidad de energía media diaria por unidad de superficie en España, según 5 zonas climáticas.

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3. Pasado Energía Solar en España.

La aplicación de la energía solar en España ha encontrado diversas dificultades:

Dificultades financieras y económicas. Altas inversiones iniciales. Costes en materiales, gestión y transporte importantes. Necesidad de construir una nueva instalación en la mayoría de los casos. Largo periodo de recuperación de inversión inicial amortizable en más de 5 años.

La no existencia de una norma de aplicación hacía desconfiar a los usuarios.

Desconocimiento por parte de la sociedad española de los beneficios del uso de la energía solar: mala información a consumidores, sin campañas de concienciación.

Instaladores y arquitectos no querían instalar paneles por razones estéticas.

Las pocas subvenciones que existían llegaban tarde a los usuarios finales.

Poca claridad en los términos y condiciones de las ayudas anteriormente propuestas.

Experiencias anteriores en energía solar habían resultado algo catastróficas.

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3.1. Pasado de la energía solar térmica en Andalucía.

M2 colectores térmicos instalados por año en Andalucía desde 1979

3.8954.328

6.578 6.6657.184

6.578

5.020

3.3763.2032.510

3.2033.2033.116 3.2032.4242.424

5.1935.799

9.521

10.646

13.849

17.311

20.773

0

5000

10000

15000

20000

25000

79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 0 1

m2instalados anuales

Year

Datos Extrapolables a todo el territorio español: Punto de inflexión en el año 1994.

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3.2. Distribución por regiones de Superficie acumulada de energía solar térmica en España en el año 2005.

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4. Futuro de energía solar en España. Factores que presagian el crecimiento del Mercado Solar español.

• La Unión Europea importa el 50% de sus necesidades energéticas, y las previsiones indican que se importará un 70% en el año 2030, debido al agotamiento de reservas de petróleo y gas del Mar del Norte.• La energía solar puede reemplazar las necesidades de consumo de petróleo, gas y electricidad.• España, debe adaptarse y adecuar su economía para cumplir los compromisos adquiridos por el Protocolo de Kyoto.• Gran potencial solar en España incluso en invierno.Muy superior al resto de países europeos.• Mayor concienciación medioambiental de los consumidores.• Administraciones públicas y todas opciones políticas están de acuerdo en promocionar energía solar.• Ayudas y subvenciones en instalaciones industriales y domésticas.

• Planes a nivel nacional: IDAE (Instituto para la diversificación y Ahorro de la Energía).• Planes comunitarios:Prosol (Andalucía), Procasol (Canarias), AVEN (Agencia Valenciana de la energía)• Tipos de ayudas:

• Ayudas económicas a las inversiones.• Desgravaciones fiscales a las inversiones.• Líneas de financiación específicas para grandes instalaciones.• Ordenanzas de obligado cumplimiento en viviendas de nueva construcción (Código Técnico de la Edificación y nuevas Ordenanzas Municipales).

• Rápido crecimiento tecnológico en España. Superado miedo a adquirir nuevas tecnologías.• Previsiones: El 12,1% del consumo de energía primaria en el año 2010 será abastecido por las energías renovables, según las previsiones del Plan de Energías Renovables 2005-2010 (PER).

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4.1. Superficie de energía solar térmica que se instalarán en España hasta 2010.

2.472 7.05319.17352.117141.668385.096

1.046.799

2.845.622

0

500.000

1.000.000

1.500.000

2.000.000

2.500.000

3.000.000

3.500.000

4.000.000

4.500.0005.000.000

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Año

m2 de colectores solares térmicos que se instalarán en españa hasta el año 2010.

M2 para cadaaño decolectorestérmicos enEspaña

M2acumuladoscada año decolectorestérmicos enEspaña

Previsión: a finales de 2010 se alcanzará un total de 4.940.000 m2 de superficie de colectores solares térmicos.

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4.2. Distribución Regional de energía solar térmica que se instalarán en España hasta 2010.

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4.3. MW de energía solar fotovoltáica que se instalarán en España hasta 2010.

0,02 0,08 0,20 0,54 1,46 3,9810,83

29,41

79,98

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

MW

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010Año

MW a instalar en España por año hasta 2010Mwpestimadosa instalaren Españapor año

MW totalesde energíafotovoltáicapor año

Previsión: a finales del año 2010 se instalarán un total de 130 MW de Módulos fotovoltáicos.

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5.1. Aplicaciones Energía Solar Térmica a Baja Temperatura (T<100ºC).

• Subsistema de Captación: Colectores Solares Planos y Colectores Solares de tubos de vacío cuyo objetivo es captar en su interior la energía solar, transformándola en energía térmica e impidiendo su salida al exterior.•Subsistema de almacenamiento: Adaptar en el tiempo la disponibilidad de la energía y la demanda de consumo de agua para poderla ofrecer en cualquier momento que se solicite, utilización de tanques o depósitos.• Subsistema de distribución o consumo: trasladar a los puntos de consumo el agua caliente producida.

• Apoyo energético: termos de gas o eléctricos.• Sistemas de control:termómetros, bombas, válvulas, purgadores• Tuberías y conducciones• Vasos de expansión para evitar sobrepresiones

Aplicaciones:

• Agua Caliente sanitaria• Calefacción• Calentamiento de piscinas• Secaderos solares

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5.2. Aplicaciones de Energía Solar Fotovoltáica

•Aisladas de la Red: Autoconsumo, electricidad en lugares alejados de la red de distribución eléctrica.

• Casas de campo.

• Refugios de montaña.

• Bombeos de agua.

• Instalaciones ganaderas.

• Sistemas de iluminación o balizamiento.

• Sistemas de comunicaciones, etc.

• Conexión a Red: Producción de electricidad mediante paneles solares fotovoltaicos e inyectarla directamente a la red de distribución eléctrica, la cual según convenio tiene que comprarla a un precio fijado por ley.

• Pequeñas instalaciones para tejados y terrazas de particulares de 1 a 5 kW.

• Inversiones de 5 a 100 kW para empresas sobre cubiertas y naves industriales , o en suelo.

• Grandes inversiones en plantas de varios MW.

• Combinada con energía eólica, mediante aerogeneradores.

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6.1. Ejemplo Baja Temperatura:Hotel 400 personas.

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6.1. Baja Temperatura:Hotel 400 personas.

Coste instalación: € 711/ m2 de colector solar

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6.2. Alta temperatura: Termosolar Andasol 1(50 MW)

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6.3. Alta temperatura: Planta Solar Termoeléctrica Solucar PS10 (11MW)

Localización: Sanlucar la Mayor, SevillaTecnología de central de torre con el receptor solar volumétrico refrigerado por aire. 624 Heliostatos de 121 m² cada uno. Almacenamiento térmico en Lecho de Piezas Cerámicas con capacidad térmica de 15 MWhCapacidad de la turbina: 11 MWe nominales.

Generación anual eléctrica: 24,2 GWh. Eficiencia anual media de conversión solar a electricidad: 16,3 %

Actualmente en construcción:• PS 20 (20 MWe)• Sonova Uno a Cinco (5 plantas solares de 50 MWe cada una)

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6.4.Planta Fotovoltáica Sevilla PV 1,2,3. (1,2 MWp)

Planta de producción directa de energía eléctrica. En Sanlúcar la Mayor (Sevilla)Agrupa 3 tecnologías:

• Módulos fotovoltáicos• Baja concentración mediante espejos y orientación geométrica • Seguimiento al sol en dos ejes.

Producción: 2,4 GWh al año.154 dispositivos seguidores de 100 m2 (prototipos de 36 módulos fotovoltáicos + 24 espejos)

Previsión de Solúcar: Plataforma solar en Sanlúcar la Mayor (Sevilla)Complejo de instalaciones solares Termoeléctricas y Fotovoltáicas.Potencia nominal futura: 302 MWe

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6.5. Techo solar fotovoltáico conectado a red (100kW)

Precio instalación: € 750.000 € 7,5/WMedia de horas de sol al año: 2.000 horas (en Cádiz)Energía suministrada a la red eléctrica por el generador fotovoltáico: 200.000kWh/añoTarifa eléctrica: 0,440381€/ KWhProducción económica € 88.076 / año

Precio de la energía eléctrica regulado por el Real Decreto R.D. 661/2007

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7. Riesgos de las instalaciones de energía solar

• Todo Riesgo Construcción (Montaje) (Antes de la Puesta en Marcha)• Fallos en el montaje de elementos constructivos: Conjuntos turbina+alternador, vasos de expansión, conexiones, reguladores, inversores, circuito anticongelante, etc.• Robo de material de obra: módulos fotovoltáicos, cable de cobre de sistemas fotovoltáicos, etc.• Rotura por errores de manipulación, caída accidental de módulos, tubos de vacío etc.)• Roturas en transporte de módulos solares (tubos de vacío).

• Todo Riesgo Daños Materiales (Plantas e Instalaciones en Explotación)• Daños de origen externo:

• Robos en instalaciones de energía solar fotovoltáica: • Falta de sistemas de seguridad: cámaras y detectores• Instalación en lugares poco accesibles y poco vigilados, no se detectan a los ladrones.• Poco peso de los paneles: 12 kg• En 3 horas y una furgoneta, entre dos personas son capaces de robar 50 paneles.

• Actos Vandálicos en instalaciones de energía solar térmica y fotovoltáica.• Carcasas de cristal en paneles solares térmicos y fotovoltáicos.• Dificultad de acceso y poca visibilidad para detectar a los vándalos.• Mediante lanzamiento de objeto contundente con gran fuerza es posible romper los paneles.

• Roturas de cristal de carcasa por fenómenos atmosféricos: granizo.• Incendio

• Avería de maquinaria de origen interno.• Fallo en reguladores e inversores provocan sobretensiones.• Defectos de aislamiento eléctrico.• Desgaste de los paneles fotovoltáicos.

• Pérdidas de Beneficios (Genérico para los Riesgos anteriores)• Pérdidas por Retraso en la Puesta en marcha de la Planta o la Instalación (ALOP).• Pérdidas por Paralización de la Explotación.• Pérdidas por disminución de la Producción frente a los valores previstos: Pérdida de rendimiento en los módulos debido a desgaste en cubierta, suciedad en superficie de captación, etc.