ENERGÍA SOLAR - Bienvenidos a Mercado Eléctrico
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Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica ENERGÍA SOLAR Julio C. Durán duran@tandar.cnea.gov.ar Grupo Energía Solar - Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes Comisión Nacional de Energía Atómica “Hacia un Abastecimiento Eléctrico Sustentable” Buenos Aires, 25 de Noviembre de 2005 Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica La Energía Solar • Fuente inagotable, esencialmente no contaminante pero intermitente y de baja intensidad ¾ Intermitencia ⇒ acumulación diaria (baterías) y estacional (H2) • Potencia típica al mediodía: 1 kW/m2 • Promedio anual de energía solar incidente: 3,1-3,9 kWh/(m2.día) ⇒ Conversión directa de la energía solar ∗ Conversión Fototérmica ∗ Conversión Fotovoltaica ⇒ Conversión indirecta de la energía solar ∗ Energía Eólica ∗ Energía Hidráulica ∗ Biomasa CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes Ejemplo en Argentina • Radiación promedio al Norte del Río Colorado 4,5 kWh/m2.día • Eficiencia de conversión de energía solar en electricidad 15% • Factor de ocupación del terreno 50% • Demanda eléctrica año 2000: 80 .109 kWh • Área total requerida: 650 km2 ⇒ Resulta 75% del área del lago del Chocón, generando 25 veces más energía CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes Conversión Fotovoltaica • Generación directa de electricidad – Celda solar de Si cristalino • 1958 → satélite Vanguard I • Hasta 1973 → usos espaciales y militares • Crisis del petróleo → usos terrestres de FV • Década del ’90, nuevo impulso por cuestiones ecológicas CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes Sistema Fotovoltaico • Módulo FV – Corriente continua para carga de baterías (12 V) → 36 celdas de c-Si conectadas en serie – Watt pico: potencia al ser iluminados con 1 kW/m2 (mediodía solar de un día despejado) – Potencias típicas: 40-120 Wp (180-540 Wh/día) – Precio: 4-6 U$S/Wp (local) • Sistema FV – Módulos FV – Baterías, controladores de carga, conversores CCAC, estructuras Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica APLICACIONES • Sistemas aislados – – – – – – – – – – Espaciales Electrificación rural Bombeo de agua Comunicaciones (repetidoras, radiotelefonía, etc.) Monitoreo remoto (climático, sísmico, etc.) Boyas para navegación Protección catódica Productos de consumo (relojes, calculadoras, etc.) Cargadores de baterías Autos solares • Sistemas interconectados a red – Integrados a edificios (distribuidos) – Centrales de potencia CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes Sectores del mercado FV 1) Mercado tradicional: comunicaciones, sensores, productos de consumo 2) Electrificación de viviendas y bombeo de agua en zonas rurales 3) Generación de electricidad en viviendas interconectadas a red 4) Centrales de potencia interconectadas 1) y 2) ⇒ mercado competitivo, FV es más económico y confiable 3) y 4) ⇒ esencialmente subsidiado CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica Distribución de la producción de celdas FV en MWp Japón Europa EE. UU India Australia Otros Mundial 251 136 101 20 8 20 536 EE.UU. 19% India 4% Australia 1% Europa 25% Otros 4% Japón 47% Fuente EurObserver 2003 -PV News CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes Producción de los principales fabricantes de celdas/paneles 140 120 MWp 100 80 60 2001 2002 40 20 0 12 3 6 6. 8 60 K Ph O Sh B Sh Sa As RW Is M y o P i ts oc el n y tr ot tro ar f E S o p to ub ow s ol er l S o op S o ow ar a is ol la n h i at t ar er r Fuente EurObserver, PV News 2003 Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica Distribución de las diferentes tecnologías a-Si sobre c-Si 5.6% Otros 0.4% Cinta 3.2% Poli c-Si 56.4% Micro c-Si 0.7% Mono c_Si 28.1% a-Si 5.3% CdTe 0.4% Fuente EurObserver 2003 -PV News Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica 1400 70 1200 60 1000 50 800 40 600 30 400 20 200 10 0 0 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 Año Producción Crecimiento C recim iento % Potencia (M W p) Mercado Fotovoltaico Internacional CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes Población Rural Sin Acceso Eléctrico PROVINCIA Buenos Aires Corrientes Chaco Mendoza Misiones San Luis Santa Fe Stgo. del Estero Tucumán TOTAL PAÍS PERMER POBLACIÓN SIN ABASTECIMIENTO ELÉCTRICO Número de Potenciales Servicios Habitantes Usuarios Públicos 380.000 104.810 426 100.535 25.800 160 138.000 34.500 166 144.000 36.000 26 180.000 45.000 187 203.000 5.000 64 150.000 37.500 400 220.000 53.180 1262 137.000 34.400 115 2.196.271 649.082 4.922 1.800.000 314.000 6.000 CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica PERMER Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes Energía Renovable en Mercados Rurales Dispersos • Los objetivos del proyecto son: – suministrar energía a las áreas rurales dispersas, de manera sustentable, con la utilización de fuentes renovables – reformar el sector eléctrico en lo que respecta a la electrificación rural – expandir la participación del sector privado en la provisión de energía en las áreas rurales – fortalecer la función regulatoria de los Gobiernos Provinciales en el sector eléctrico Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica Mercado Argentino Po ten cia (kW p ) 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 Año Ventas en Argentina + exportación Idem - Otra fuente CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica Iluminación Rural (Uspallata - Mendoza , Argentina) Potencia: 64 Wp Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes Telecomunicaciones Telemetría Satelital en Gasoductos CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes I&D EN EL PAÍS • INTEC-Santa Fé – Celdas solares de silicio amorfo – Ensayo de paneles solares • Grupo Energía Solar-CNEA – Paneles solares para misiones satelitales argentinos – Ensayo de celdas y paneles solares CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes Generación de electricidad por conversión fototérmica Central de colectores cilíndrico-parabólicos en Kramer, California CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes Paraboloide + Motor Stirling • Paraboloide de revolución con motor Stirling en zona focal • Puede alcanzar rendimientos cercanos al ciclo de Carnot (>50% para ∇T=600°C) • Se han fabricado sistemas solar/Stirling con η ≅ 50% • Sistemas modulares y distribuidos • Se transmite energía eléctrica CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes Conclusiones • • • • • Numerosas aplicaciones FV actualmente competitivas Países desarrollados impulsan cambio de escala Latinoamérica ⇒ electrificación de áreas rurales Mediano y largo plazo: sistemas interconectados Futuro: FV + H2?? • Sistemas térmicos con concentración son una alternativa para la generación de electricidad • Sistema Stirling atractivo por su modularidad Necesidad de inversión en I&D Formación de RRHH Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA Información Complementaria Julio C. Durán duran@tandar.cnea.gov.ar Grupo Energía Solar - Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes Comisión Nacional de Energía Atómica CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes Balizamiento Torre 500KV (Santo Tomé - Santa Fe , Argentina) Potencia: 384 Wp CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes Cº CHURBATAL (Jujuy , Argentina) Potencia: 3.080 Wp CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica Contrastes entre mercados de diferentes países PV module High efficiency lighting Radio/cassette player Controller Television Other loads (cellular telephone, etc.) Storage battery Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica Mercado Latinoamericano - 2001 (Fuente: Proveedores Locales) Total 5 MWp Brasil 1,600Kwp Perú 330Kwp Colombia 340 Kwp Argentina 624 Kwp Mexico 990 Kwp Brasil Mexico Argentina Colombia Perú Chile Venezuela Bolivia Ecuador Uruguay Paraguay Centro América Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica Mercado Latinoamericano - 2002 (Fuente: Proveedores Locales) Centro América 320 Kwp Total 6,3 M Wp Brasil 2,400Kwp Perú 750Kwp Colombia 500 Kwp Argentina 300 Kwp M exico 1,100 Kwp Brasil Mexico Argentina Colombia Perú Chile Venezuela Bolivia Ecuador Uruguay Paraguay Centro América CNEA Comisión Nacional de Energía Atómica Grupo Energía Solar Departamento de Física Centro Atómico Constituyentes Plataformas Costeras
