POTENCIAL MUNDIAL La Agencia Internacional de la Energía (AIE), cuenta con 32 países participantes en el programa de Sistemas Energéticos Fotovoltaicos (PVPS) que son Alemania, Australia, Austria, Bélgica, Canadá, Chile, China, Corea, Dinamarca, España, Estados Unidos de América, Finlandia, Francia, Israel, Italia, Japón, Malasia, Marruecos, México, Noruega, Países Bajos, Portugal, Sudáfrica, Suecia, Suiza, Tailandia y Turquía. La Comisión Europea, Solar Power Europe, la Alianza de Energía Eléctrica Inteligente (SEPA), la Asociación de Industrias de Energía Solar y la Alianza del Cobre son miembros patrocinadores (Agency International Energy, 2019) Figura 1. Países participantes en el programa de Sistemas Energéticos Fotovoltaicos El 2018 se instalaron y pusieron en marcha en el mundo al menos 114,9 GW de sistemas fotovoltaicos. La capacidad total acumulada instalada de energía fotovoltaica a finales de 2019 alcanzó al menos 627 GW El mercado chino de la energía fotovoltaica se contrajo por segundo año consecutivo; de 53,0 GW en 2017 a 43,4 GW en 2018 y 30,1 GW en 2019. Sin embargo, China siguió siendo el líder en términos de capacidad total con 204,7 GW de capacidad acumulada instalada, casi un tercio de la capacidad mundial instalada de energía fotovoltaica. Fuera de China, el mercado mundial de energía fotovoltaica creció de 58,8 GW en 2018 a por lo menos 84,9 GW en 2019, un aumento del 44% anual. La Unión Europea instaló cerca de 16 GW y el resto de Europa añadió aproximadamente 5 GW. El mayor mercado europeo en 2019 fue España (4,4 GW), seguido de Alemania (3,9 GW), Ucrania (3,5 GW), los Países Bajos (2,4 GW) y Francia (0,9 GW). El mercado de EE.UU. aumentó a 13,3 GW, con instalaciones a escala de servicios públicos que representan aproximadamente el 60% de las nuevas adicciones. La India disminuyó ligeramente, con el mercado anual alcanzando 9,9 GW, incluyendo alrededor de 1,1 GW de instalaciones distribuidas y fuera de la red durante 2019 Japón ocupa el quinto lugar, con una capacidad instalada anual estimada de 7 GW. Algunos otros mercados importantes contribuyeron de manera significativa en 2019, como Viet Nam (4,8 GW), Australia, con cerca de 3,7 GW, Corea con 3,1 GW, el Brasil (2,0 GW), los Emiratos Árabes Unidos (2,0 GW), Egipto (1,7 GW), Taiwán (1,4 GW), Israel (1,1 GW), México (1,0 GW), seguido de un mercado en descenso en Turquía (0,9 GW). Honduras, Israel, Alemania, Chile, Australia, Grecia, Japón, Italia, India, Bélgica, los Países Bajos y Turquía tienen ahora suficiente capacidad fotovoltaica para producir teóricamente más del 5% de su demanda anual de electricidad con energía fotovoltaica. La energía fotovoltaica representa alrededor del 3% de la demanda mundial de electricidad y el 5% en la Unión Europea (Agency International Energy, 2019). Figura 2. Evolucion de las instalaciones fotovoltaicas anuales En general, el mercado mundial de la energía fotovoltaica superó la marca de los 100 GW por tercer año consecutivo. A pesar del menor nivel de mercado en China, el mercado mundial aumentó gracias al crecimiento del mercado fuera de China, que representó más del 44%, un aumento significativo en comparación con el 17% de los años anteriores. Figura 3. Los 10 principales países La Unión Europea agrupó 28 países europeos en 2019, de los cuales España, Alemania, Italia y el Reino Unido aparecen en el Top 10. Junto a los miembros del programa PVPS de la AIE, los otros grandes mercados del mundo representan al menos 92,1 GW de capacidad instalada acumulativa a finales de 2019: la India con al menos 42,8 GW, Vietnam con 4,9 GW, Ucrania con 4,8 GW, Taiwán con 4,1 GW y más: Se han instalado varios GW en Pakistán, Brasil, Egipto, los Emiratos Árabes Unidos, Jordania y Rusia. La energía fotovoltaica se ha instalado a varios niveles en todos los países del mundo, pero la mayoría están contando las instalaciones en MW en lugar de GW (Energy Agency International, 2020). Figura 4. Evolución global de las instalaciones PV En la actualidad, parece que 617,2 GW representa el mínimo instalado a finales de 2019 con un firme nivel de certeza en los países de la AIE con FVP y los otros grandes mercados. Los mercados restantes representan una estimación de 9,8 GW adicionales que podrían llevar la capacidad total instalada acumulada a unos 627 GW (Energy Agency International, 2020). PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD A PARTIR DE PV En la figura 5 se muestra cómo la energía fotovoltaica contribuye teóricamente a la demanda de electricidad en los principales países (AIE PVPS y otros), sobre la base de la capacidad fotovoltaica instalada a finales de 2019 En varios países, la contribución de la energía fotovoltaica a la demanda de electricidad ha superado la marca del 5% con Honduras en primer lugar con casi el 15%. Israel está en segundo lugar con un 8,7% estimado y Alemania en tercer lugar con un nivel de penetración teórica del 8,6%. En total, la contribución de la energía fotovoltaica asciende a cerca del 3,0% de la demanda de electricidad en el mundo y cerca del 5,0% en la Unión Europea. La PV fomenta el desarrollo del transporte limpio Además de combatir directamente el aumento de las emisiones de CO2 ofreciendo una alternativa a la producción de electricidad basada en los fósiles la energía fotovoltaica es actualmente la fuente de electricidad más competitiva en algunos segmentos del mercado. La disponibilidad de esta electricidad barata está empezando a permitir el avance de los combustibles ecológicos. Hygreen Provence es un proyecto fotovoltaico y de potencia a gas ubicado en el sudeste de Francia. Su objetivo es producir 1 300 GWh de electricidad fotovoltaica para 2027. 600 GWh de electricidad alimentarán los electrolizadores para producir hidrógeno. El hidrógeno se utilizará como combustible para el transporte o se almacenará en cámaras subterráneas. En España, se ha anunciado una planta solar fotovoltaica en combinación con hidrógeno en Mallorca que debería entrar en funcionamiento en 2021. Otro ejemplo de las sinergias entre la energía fotovoltaica y otros sectores son los vehículos eléctricos (EV). La electrificación del transporte se está acelerando en muchos países; y casi todos ellos participan activamente en el programa PVPS de la AIE. El vínculo entre el desarrollo de la energía fotovoltaica y los vehículos eléctricos todavía no se comprende directamente, pero se está haciendo realidad con el aumento de las políticas de autoconsumo. Cargar los vehículos eléctricos durante las horas de máxima carga implica replantearse la generación de energía, mientras que conceptos como el autoconsumo virtual podrían proporcionar rápidamente un marco para el rápido desarrollo de la energía fotovoltaica. El desarrollo acelerado del mercado de los vehículos eléctricos podría compararse con el desarrollo del mercado fotovoltaico. Con casi 2 millones de vehículos eléctricos vendidos sólo en 2019, es probable que la penetración de los vehículos eléctricos se produzca más rápidamente que la de la energía fotovoltaica en un principio. AIE hasta 2018 y compilación de fuentes o estimaciones nacionales oficiales para 2019 TENDENCIAS EN LAS APLICACIONES FOTOVOLTAICAS APLICACIONES DE PV Y SEGMENTOS DE MERCADO Al considerar los sistemas fotovoltaicos distribuidos, es necesario distinguir BAPV (building applied photovoltaics) y BIPV (edificios integrados en sistemas fotovoltaicos). BAPV se refiere a PV sistemas instalados en un edificio existente, mientras que la BIPV impone a reemplazar los materiales de construcción convencionales por algunos que incluyen la energía fotovoltaica células. Entre las soluciones de BIPV, las tejas fotovoltaicas, o tejas fotovoltaicas, son típicamente pequeños paneles solares rectangulares que pueden ser instalados junto a las baldosas o pizarras convencionales utilizando un trasiego tradicional que se utiliza para este tipo de producto de construcción. Los productos BIPV pueden tomar varias formas, colores y ser fabricados usando varios, aunque la gran mayoría utiliza vidrio en ambos lados. Ellos pueden ser ensamblados de manera que cumplan múltiples funciones, normalmente dedicado a soluciones convencionales de envoltura de edificios. Las instalaciones solares híbridas térmicas (PVT) combinan un sistema solar con un colector solar térmico, convirtiendo así la luz solar en electricidad y capturar el calor residual restante de la Módulo fotovoltaico para producir agua caliente o alimentar la calefacción central sistema. También permite reducir el funcionamiento de los módulos, que beneficia las prestaciones del sistema. Los sistemas fotovoltaicos flotantes están montados en una estructura que flota en una superficie del agua y puede asociarse con la red existente, por ejemplo, en el caso de las cercanías de una presa. La energía fotovoltaica agrícola combina los cultivos y la producción de energía en el mismo sitio. El intercambio de luz entre estos dos tipos de producción permite potencialmente un mayor rendimiento de los cultivos, dependiendo del clima y la selección de la variedad de cultivos e incluso puede ser mutuamente beneficiosa en algunos casos, ya que el agua que se evapora de los cultivos puede contribuir a la reducción de los módulos fotovoltaicos temperatura de funcionamiento. Varios sistemas pico PV han experimentado importantes desarrollos en los últimos años, combinando el uso de muy luces eficientes (en su mayoría LEDs) con sofisticados controladores de carga y baterías eficientes. Con un pequeño panel fotovoltaico de sólo unos pocos vatios, se pueden proporcionar servicios esenciales, como la iluminación, el teléfono cargando y alimentando una radio o un pequeño ordenador. Ampliables versiones de sistemas fotovoltaicos de pico solar han entrado en el mercado y permiten empezar con un pequeño kit y añadir cargas extras más tarde. Ellos se utilizan principalmente para la electrificación básica fuera de la red, principalmente en países en desarrollo. VIPV o PV en vehículos en el último segmento PV a desarrollar, con un alto potencial en coches, camiones, barcos y más. Las limitaciones de la des carbonización están presionando para reducir los GEI en el sector del transporte, con un posible énfasis en PV incrustado. SISTEMAS PV FUERA DE LA RED Para los sistemas fuera de la red, se requiere una batería de almacenamiento para proporcionar energía durante los periodos de poca luz. Casi todas las baterías utilizadas para la energía fotovoltaica son del tipo de descarga profunda de plomo y ácido. Otros tipos de las baterías (por ejemplo, NiCad, NiMH, Li-Ion) también son adecuadas y tienen la ventaja de que no pueden ser sobrecargadas o descargadas profundamente, pero estos son considerablemente más caros. Los sistemas domésticos no conectados a la red proporcionan electricidad a los hogares y aldeas que no están conectadas a la red eléctrica de servicios públicos (también conocido como cuadrícula). Proporcionan electricidad para la iluminación, refrigeración y otras cargas de baja potencia, se han instalado en todo el mundo y a menudo son la tecnología más apropiada para cumplir las demandas de energía de las comunidades fuera de la red. Los hogares fuera de la red en los países informantes suelen tener un tamaño de hasta 5 kW. Por lo general, ofrecen una alternativa económica a la ampliación de la red de distribución de electricidad a distancias de más de 1 o 2 km de las líneas de energía existentes. La definición de tales sistemas se está convirtiendo más difícil cuando, por ejemplo, las mini redes en las zonas rurales son desarrollado por las empresas de electricidad. Las instalaciones no domésticas fuera de la red fueron las primeras comerciales para los sistemas fotovoltaicos terrestres. Proporcionan energía para una amplia gama de aplicaciones, como las telecomunicaciones, el agua bombeo, refrigeración de vacunas y ayudas a la navegación. Estos son aplicaciones en las que pequeñas cantidades de electricidad tienen un alto valor, lo que hace que el costo de la energía fotovoltaica sea comercialmente competitivo con otros pequeños generando fuentes. SISTEMAS PV CONECTADOS A LA RED En los sistemas fotovoltaicos conectados a la red, se utiliza un inversor para convertir la electricidad de la corriente directa (DC) como la producida por el conjunto fotovoltaico a corriente alterna (CA) que luego se suministra a la electricidad de la red. La típica eficiencia de conversión ponderada está en el rango de 95% a 99%. La mayoría de los inversores incorporan un máximo Power Point Tracker (MPPT), que ajusta continuamente la carga impedancia para proporcionar la máxima potencia del conjunto fotovoltaico. Los sistemas híbridos combinan las ventajas de la energía fotovoltaica y el gasóleo generador en mini-redes. Permiten mitigar los aumentos del precio del combustible, ofrecer reducciones de costos de operación, y ofrecer una mayor calidad de servicio que los sistemas tradicionales de generación de una sola fuente. La combinación de las tecnologías proporciona nuevas posibilidades Los híbridos a gran escala pueden utilizarse en las grandes ciudades que funcionan con generadores diésel y tienen se ha visto, por ejemplo, en el África central, para alimentar a ciudades lejanas de la red con una base de energía fotovoltaica a escala de utilidad y almacenamiento de baterías. . Referencias Agency International Energy. (2019). Trends in Photovoltaic Applications, Photovoltaic Power Systems Programme. Report IEA T1-36, 1-56. Energy Agency International, .. (2020). Snapshot of Global PV Markets, Photovoltaic Power Systems Programme. Report IEA-PVPS T1-37, 1-20.
