Universidad Nacional Autónoma de México
Centro de Investigación en Energía
Centro de Investigación en Energía, UNAM
LA TECNOLOGÍA FOTOVOLTAICA:
UNA ALTERNATIVA DE DIVERSIFICACIÓN
ENERGÉTICA PARA MÉXICO
DEBATE UNIVERSITARIO
SOBRE LA
REFORMA ENERGÉTICA
23-27 Junio 2008
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Aarón Sánchez Juárez
Depto. Materiales Solares
[email protected]
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Contenido
 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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Conversión Fotovoltaica
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Transformación Directa de Luz a Electricidad
Energía
solar
El Binomio de
Generación
de Energía
Limpia
Tecnología
FV
Adaptado de:
E
Energía Verde
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Ventajas y Desventajas
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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:
De aplicación: Energía generada depende del RS,
desconocimiento
Tecnológicas: Generación intermitente, requieren
4almacenamiento, Baja densidad energética,
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Barreras
Económicas
Bajo precio de los energéticos convencionales
Incertidumbre en los precios de la energía
Inversión inicial alta y tasa de retorno larga
Carencia de Incentivos económicos: subsidios,
créditos, fiscales
Tecnológicas
Desconocimiento de la tecnología y Carencia
de recursos humanos
Desconocimiento de la normatividad eléctrica
Regulatorias
Carencia de una legislación para el aprovechamiento
Carencia de normatividad sobre la tecnología
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Tecnologías fotovoltaicas
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FABRICACIÓN DE UNIONES ENTRE MATERIALES SÓLIDOS,
LÍQUIDOS Y GASES.
MÁXIMAS EFICIENCIAS EN SÓLIDOS SEMICONDUCTORES,
COMO EL SILICIO, ARSENURO DE GALIO TELURIO DE
CADMIO, SELENIURO DECOBRE/INDIO.
GRUESOS
SEMICONDUCTORES
SILICIO
SILICIO
MONOCRISTAL,
POLICRISTAL
AMORFO
GaAs
DELGADOS
CdTe
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CuInSe2
MONOCRISTAL,
POLICRISTAL
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Eficiencia en las celdas solares
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El concepto de EFICIENCIA
POTENCIA ENTRADA
CELDA
SOLAR
Si- Monocristalino
Si-Policristalino
Si-Amorfo
CdTe
CuInSe2
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POTENCIA SALIDA
 = Ps / Pi
12-24 %
11-17 %
6-13 %
7-16 %
10-18 %
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Eficiencia en celdas solares
Eficiencia = Ps / Pi
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Módulo FV con
15 % eficiencia
Ps= Generación
de
150 Watts
Superficie de 1m x 1 m
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Estado Actual Comercial
PRODUCCIÓN 2007
4,279 MW
5.2%
4.7% 0.5%
0.1%
m-Si
2%
p-Si
42%
r-Si
a-Si
CdTe
45%
CuInSe2
Otros
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Fabricantes : 218 en el mundo
Cuota de Mercado de los Fabricantes de
Celdas Solares en 2007 (MW)
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9.1%
Q-Cells
Sharp
8.5%
Suntech
Kyocera
7.9%
46.6%
Firts Solar
Motech
4.8%
Solar World
Sanyo
4.7%
4.1%
3.1% 3.4% 3.9%
4.0%
Yingli
JA Solar
RESTO DE FABRICANTES
Mayor productor de
celdas solares
Q-Cells: 389.2 MW
Procedencia
RESTO DE ASIA AUSTRALIA
0.83%
3.27%
RESTO DE EUROPA
AFRICA Y ORIENTE
6.90%
MEDIO
ALEMANIA
0.02%
20.46%
JAPON
21.78%
INDIA
1.50%
NORTEAMERICA
6.38%
CHINA
28.06%
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TAIWAN
10.79%
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Caso de Alemania
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Fuente: www.bee-ev.de/uploads/EEG
Factores que han impulsado
Políticas de Fomento
Compromisos nacionales para reducción de
emisiones de GI
Ahorro en el costo energético a largo plazo
Creación de empleos
Carencia de recursos fósiles
Diversificación energética con programas de
apoyo a I&D+i con 800 M€
Remuneración por la venta de excedentes a
la red
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Políticas: Caso de Alemania
ACCIONES IMPLEMENTADAS
Privilegio de las ER`s para el abastecimiento de
electricidad mejorando clima, ambiente y
sustentabilidad.
Recorte de emisiones de CO2
Ley 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.
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Resultados
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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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Algunos otros países (2007)
Fuente: A. Jager-Waldau;
PV Status Report 2007;
(2007) EUR 23018 EN
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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+i
 Comunidad europea: Alcanzó 3.0 GW instalados Ejemplo:
España con 60.5MW; 5 empresas
 China: 42 MW; 40 empresas
 Sur Korea 25 MW; 55 c€/kWh; programa de 100,000
casas y 70,000 comercios p/2012
Grandes proyectos (MW)
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LUGAR
NOMBRE Y POTENCIA
STATUS (2007)
Portugal
Moura con 104 MW
Serpa con 11 MW
Para 2010
Operando
España
Beneixama con 20 MW
Salamanca con 13.8 MW
Operando
Operando
Alemania Juwi con 40 MW
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Para 2009
Consecuencia del fomento (2007)
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Comportamiento del precio de venta
2008: $4.95
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Fuente: David E. Carlson
BP solar
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EL CASO DE MÉXICO
ENERGÍA
USUARIOS SERVICIO ELÉCTRICO
SEPT 2007
doméstico
(MILES)
27200
73%:
fósiles
88%
16
23% lo produce PInd
comercial
3213,
10%
servicios,
161, 0.52%
agrícola, 112,
0.36%
Gran
Industria 0.7,
Empresa
0.002%
Mediana,
208, 0.67%
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Necesidad de Diversificación
A. Contribución
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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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Necesidad de Establecer Políticas
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Garantizar
la disponibilidad de energía en todos los
ámbitos que se requiera
Contribuir a la reducción de emisiones de GEI
Impulsar y fomentar la I&D+i en tecnologías basadas en
todas las ER`s
Fomentar 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
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Potencial de Generación
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Recurso solar diario:
5.0 kW-hr/ m2
Eficiencia de Módulos FV’s:
12%
Cuadrado de 10 m de lado
10 Deptos.
Generación de Energía:
50.0 kW-hr al día
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Nichos de Aplicación: Ámbito Rural
ELECTRICIDAD ¿Para que?
ILUMINACIÓN BÁSICA
SERVICIOS COMUNITARIOS
SERVICIOS DE SALUD
COMUNICACIÓN
EDUCACIÓN A DISTANCIA
ABREVADEROS
BOMBEO DE AGUA
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USO DOMÉSTICO
IRRIGACIÓN
AGRONEGOCIOS
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Fuera de la Red
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SERVICOS COMUNITARIOS
AGUA PARA ABREVADEROS
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EDUCACIÓN
SERVICOS DOMÉSTICO
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INTERCONEXIÓN A LA RED
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Generación propia de energía y
Aportación de electricidad a la red
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Fomento en México
Política actual
Contrato de interconexión a la red bajo el esquema
de medición neta
Deducciones fiscales
Del orden de 21 MW instalados
Mexicali, BC
Veracruz, Ver
Generación propia de energía y
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Aportación de electricidad a la red
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México: I&D en FV
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I&D de la tecnología FV a nivel mundial
LES-IIM-UNAM
CINVESTAV-IPN
CIE-UNAM
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FV EN LA UNAM (CIE)
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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-TiO2
Productos
Celdas del 2% elaboradas con procesos económicos
Celdas de CdTe con eficiencias del 8%
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Requerimientos para la Reforma
Definición de políticas que permitan:
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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
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Conclusiones
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.
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Unidad de Asistencia Fotovoltaica CIE-UNAM
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Gracias
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