REGULACIÓN INTERNACIONAL SOBRE PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD MEDIANTE PANELES FOTOVOLTAICOS

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1 PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA IEE3372 MERCADOS ELÉCTRICOS REGULACIÓN INTERNACIONAL SOBRE PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD MEDIANTE PANELES FOTOVOLTAICOS Alumnos: Felipe Cuevas M. Juan Pablo Ramírez T. Para: Cristina Loreto Lemus Manzur. Fecha: Lunes 25 de Mayo del 2009

2 TABLA DE CONTENIDO 1. ÍNDICE DE FIGURAS ÍNDICE DE TABLAS RESUMEN EJECUTIVO INTRODUCCIÓN OBJETIVOS LOS PANELES FOTOVOLTAICOS ASPECTOS TÉCNICOS CONEXIÓN A LA RED ELÉCTRICA ESQUEMAS REGULATORIOS A NIVEL INTERNACIONAL ESPAÑA ESTADO DE CALIFORNIA ALEMANIA CANADÁ ITALIA CONCLUSIONES GENERALES PROPUESTA PARA CHILE REFERENCIAS ANEXO

3 1. ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1: Radiación Solar en la Tierra Figura 2: Estructura de un panel solar Figura 3: Ángulo de Inclinación del panel solar Figura 4: Aplicaciones de la Energía Solar Fotovoltaica como suministros eléctricos Figura 5: Sistema Fotovoltaico conectado a la red eléctrica Figura 6: Compra y Venta de energía eléctrica para un titular de una instalación de paneles fotovoltaicos en un día común Figura 7: Costos de una planta solar Figura 8: Capacidad Instalada Fotovoltaica Acumulada en España Figura 9: Capacidad Instalada Fotovoltaica Acumulada en Estado de California Figura 10: Capacidad Instalada Fotovoltaica Acumulada en Alemania Figura 11: Capacidad Instalada Fotovoltaica Acumulada en Canadá Figura 12: Proyección Capacidad Instalada Fotovoltaica en Italia Figura 13: Módulos Solares No Integrados según Normativa Italiana Figura 14: Módulos Solares Parcialmente Integrados según Normativa Italiana Figura 15: Módulos Solares Completamente Integrados según Normativa Italiana Figura 16: Niveles de Radiación Solar en Santiago, Chile Figura 17: Niveles de Radiación Solar en Valparaíso, Chile

4 2. ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1: Tarifas para instalaciones fotovoltaicas según el Real Decreto 661 del sector eléctrico Español Tabla 2: Tipo de Instalaciones según el Real Decreto 1578 del sector eléctrico Español.. 23 Tabla 3: Tarifas para los diferentes tipos de instalaciones según el Real Decreto de 1578 del sector eléctrico Español Tabla 4: Reajuste a las Tarifas según Normativa Alemana Tabla 5: Tarifas para las distintas versiones de la EEG según Normativa Alemana Tabla 6: Las tasas de incentivo el tamaño y el tipo de integración según Normativa Italiana Tabla 7: Tarifas de acceso y participación en el mercado de la electricidad según normativa Italiana Tabla 8: Tasas por cada transacción según normativa Italiana Tabla 9: Resumen de las principales características de la Regulación Fotovoltaica en España Tabla 10: Resumen de las principales características de la Regulación Fotovoltaica en el Estado de California Tabla 11: Resumen de las principales características de la Regulación Fotovoltaica en Alemania Tabla 12: Resumen de las principales características de la Regulación Fotovoltaica en Canadá Tabla 13: Resumen de las principales características de la Regulación Fotovoltaica en Italia

5 3. RESUMEN EJECUTIVO El gobierno Español, a través del Real Decreto 661/2007, regula la generación a través de la generación fotovoltaica, con la finalidad de tener una capacidad instalada de 400 MW. El incentivo consiste, en una retribución de primas justas por la actividad de producción de energía eléctrica mediante tecnología solar fotovoltaica. Sin embargo, debido al éxito que tuvo los incentivos por parte del gobierno, hubo una sobre instalación de sistemas fotovoltaicos (se supero el 85% de la meta del RD 661/2007), lo que llevó al gobierno a modificar la legislación vigente a través del Real Decreto 1578 de Los titulares de las plantas fotovoltaicas pueden vender la energía en el mercado, la cual es controlada por un operador, más una cierta bonificación; sin embargo, puede vender todo a través de la distribuidora, donde esta última por ley, está obligada a comprar toda la producción. El nuevo Real Decreto, crea un nuevo sistema de tarifas según el tipo de instalación que exista, además de incluir un proceso de convocatorias, donde se realizan 4 al año definiendo los cupos de potencia por tipo y subtipo. El Estado de California a promovido la instalación de sistemas fotovoltaicos a través de un programa llamado La Iniciativa Solar de California, con la finalidad de diversificar el suministro de electricidad, aliviar la demanda en la redes de suministro y para mejorar la calidad del aire. Para poder lograr su objetivo, cuenta con un programa para viviendas existentes y otro para las viviendas nuevas. El incentivo consta de un pago al rendimiento esperado (Watts) y otro incentivo basado en el rendimiento (kwh), más un incentivo en efectivo para la instalación del sistema solar por parte de la Comisión de Servicios Públicos. Los titulares pueden hacer venta de la energía, ya sea por la bolsa o mediante la distribuidora correspondiente a la región que se encuentra. La normativa eléctrica alemana para la generación fotovoltaica, se encuentra en la Ley de Preferencia de las Energías Renovables Erneuerbare-Energien-Gesetz-EEG, la cual regula las Energías Renovables no Convencionales para su correcta planificación e inyección a la red. La generación fotovoltaica en Alemania, desde el año 2004, lleva un plan incremental para asegurar la obtención de energía por este medio renovable. En la actualidad, la entrada al mercado fotovoltaico no tiene más barreras que el costo de financiamiento de las instalaciones de la central de generación, además de todos los costos relacionados con la medición y conexión a la red de distribución. Por parte de la autoridad 5

6 eléctrica, ésta asegura al usuario una entrada liberada y prioritaria. A su vez, se garantiza que la totalidad de la energía que pueda ofrecer una central FV será transportada, distribuida y retribuida preferencialmente y sin demora. La venta en este mercado, se puede realizar en forma total, parcial o de preferencia con un autoconsumo, donde existe una tarifa regulada menor, pero que aún premia la utilización de la generación fotovoltaica. Posterior a la construcción de las instalaciones de generación, el cliente debe inscribirse en el registro de centrales e informar a la Agencia Federal de Redes el lugar físico y la potencia nominal de la central. En la actualidad, la provincia de Ontario, Canadá, no posee una ley sobre las energías renovables, tal como algunos países europeos que sin duda se encuentran adelantados en esta materia. Sin embargo, existe un proyecto de ley que pretende ser el nuevo marco regulatorio en este tema, a través del Green Energy Act, el cual aún se encuentra en el parlamento canadiense para su aprobación. A pesar de que este proyecto de ley aún no entra en rigor, el gobierno canadiense ha creado un programa de desarrollo denominado SOP (Standard Offer Program) que ofrece una alternativa regulatoria para el mercado eléctrico, en especial para la generación fotovoltaica en la provincia. La intención del programa, es permitir la contribución al suministro de electricidad de Ontario por medio de la compañía local de distribución y recibir un pago por la potencia que proporcionan las instalaciones a un precio regulado, pero atractivo. La postulación a este programa se hace a través de la Ontario Power Authority (OPA), quien exige el cumplimiento de ciertos requisitos. La venta de energía al sistema eléctrico se puede hacer de manera total, parcial o de auto-consumo. No existen requisitos en cuanto a la configuración de las instalaciones y existe una tarifa única independiente de la potencia nominal de la central. El Gobierno Italiano ha promovido la instalación de fuentes de energía fotovoltaica a través de un programa llamado Conto Energía, en donde la energía generada por el titular de la planta, puede ser consumida por él o ser entregada a la distribuidora local a través de un precio regulado. Sin embargo, al igual que España, hubo un exceso de solicitudes por lo que el gobierno tuvo que modificar la legislación. Las tarifas para las plantas fotovoltaicas en Italia, dependen de la potencia nominal y del tipo de instalación que hay, en donde la normativa italiana reconoce 3 tipos de instalaciones. Las tasas se reducen un 2% cada año a partir del 2008, en donde el precio se aplica a toda la energía 6

7 generada durante 20 años. Para aquellas instalaciones menores a 20kW, el titular tiene dos opciones, una de ellas es no pagar por la energía consumida y recibir una bonificación por el aporte que haga al sistema, la otra opción es la venta directa de la energía a precio de mercado mas una bonificación. Para aquellas instalaciones mayores a 20kW, la única manera de vender es a través del mercado o a través de un mayorista. En cuanto a nuestra propuesta para Chile, creemos que una entidad del Ministerio de Economía, debe promover la instalación de sistemas de generación fotovoltaica, por medio de un sistema adecuado de tarifas, las cuales deben ser determinadas por la CNE. Para postular a estos incentivos, cualquier persona natural debe presentar una solicitud y participar en una convocatoria efectuada por la entidad del correspondiente Ministerio, donde creemos que realizar una convocatoria anual, es suficiente. En caso de adjudicarse un proyecto, debe cumplir con ciertos requisitos mínimos, estipulados por la Superintendencia de Energía y Combustibles (SEC). Así, el titular de una instalación fotovoltaica, según el segmento de potencia al cual pertenezca, puede vender la energía a la distribuidora o bien venderla en el mercado; incluyendo al igual que Alemania, Italia y España, la obligación por ley por parte de las distribuidoras, de comprar toda la energía a los titulares, en caso que éstos decidan inyectar a través de la red de distribución. Para determinar los segmentos de potencia, se tomo como referencia el marco regulatorio de Italia. 7

8 4. INTRODUCCIÓN La continua preocupación que existe actualmente por el tema medio ambiental, ha llevado a los países, principalmente del continente Europeo, a una incansable búsqueda por la diversificación del suministro eléctrico por aquellas fuentes energéticas que minimicen el impacto que se está viviendo hoy en día, sobre todo por el aumento del uso de recursos fósiles que han aumentado el nivel de los gases de invernadero. Esta ha sido la principal razón que ha motivado una investigación, respecto a qué se ha estado haciendo en materia de energías renovables y más específicamente, qué han estado haciendo los países más desarrollados en la explotación de una de estas fuentes, como lo es la energía solar. Permitir un desarrollo sostenible del suministro energético, sobre todo en beneficio de la protección del clima y del medio ambiente, ha sido la premisa planteada en algunos territorios prominentes en esta tecnología donde enfocamos ésta búsqueda, como son España, Alemania, el Estado de California, la provincia de Ontario (Canadá) e Italia. En términos generales, la investigación fue exitosa, ya que se pudo rescatar información precisa y actualizada acerca del marco regulatorio fotovoltaico en los territorios ya mencionados, encontrándose diferencias en lo que respecta al incentivo que existe hacia los usuarios para ingresar al negocio PV y el mecanismo de ingreso a este mismo. A continuación, se presentan las distintas disposiciones, incentivos y regulaciones para las regiones ya mencionadas. Se procede a analizar el marco regulatorio de cada territorio, los incentivos hacia sus participantes y la forma en que éstos son retribuidos. Se presentan cuadros resúmenes (Anexo) que ayudan a vislumbrar las diferencias más significativas entre los distintos países, para así al disponer de suficiente información respecto de la experiencia internacional, poder plantear una política de generación PV que se adecúe a la realidad en Chile, donde actualmente no existe un sistema que estimule y regule este tipo de actividad. 8

9 5. OBJETIVOS Investigar sobre los avances que han tenido los Paneles Fotovoltaicos a lo largo de la historia y la importancia de éstos ante el cambio climático. Estudiar el funcionamiento técnico de los paneles fotovoltaicos, ya sea los tipos de paneles que existen, el modo de operar, etc. Investigar sobre las distintas formas en que pueden conectarse a la red y los aspectos técnicos que esto implica. Investigar los distintos esquemas regulatorios a nivel internacional en materia fotovoltaica, específicamente en países como España, Italia, Alemania, provincia de Ontario (Canadá) y el Estado de California; observar los pros y los contras que han tenido estos esquemas a nivel internacional. Luego de hacer una revisión detallada del punto anterior, elaborar una propuesta para Chile que cumpla con los requerimientos que se necesitan en este caso. Como punto final, poder concluir esta tarea que se nos ha sido asignada, de tal manera que cumpla con las condiciones de la Srta. Cristina Lemus. 9

10 6. LOS PANELES FOTOVOLTAICOS 6.1 ASPECTOS TÉCNICOS El sol es una fuente importante de energía, la cual debido al constante calentamiento global, ha tomado gran importancia en el último tiempo. Con la cantidad de radiación solar que llega a la tierra diariamente, se puede cubrir la demanda mundial de todo un año, sin embargo, no toda la radiación puede ser utilizada eficientemente, ya que una gran parte de ésta es absorbida por la atmósfera. La radiación solar depende del momento del día, del lugar y de las condiciones climáticas. En la Figura 1, se aprecia los niveles de radiación solar en el mundo (Fondear, 2007). Figura 1: Radiación Solar en la Tierra. Para poder captar esta radiación se necesita un panel fotovoltaico. El efecto fotovoltaico fue descubierto en 1838 por el físico experimental francés Edmund Becquerel, mientras efectuaba experimentos con una pila electrolítica de dos electrodos sumergidos en una sustancia electrolítica, en donde esta pila aumentaba su generación de electricidad cuando era expuesta a la luz solar. A fines del siglo XIX, se descubre la fotoconductividad del selenio y se construye la primera celda experimental hecha de una oblea de selenio. En el año 1941 se construye la primera celda, la cual fue fabricada de selenio y tenía una 10

11 eficiencia del 1%. La compañía Western Electric, fue la primera en comercializar celdas solares en Las celdas solares fueron utilizadas para construir fuentes de poder para satélites espaciales, donde estos estudios fueron hechos por la U.S. Signal Corps, la cual comenzó con celdas que tenían una eficiencia del 4,5%, hasta lograr, luego de 3 años, una eficiencia del 9%. La celda solar es un dispositivo que convierte la radiación solar en energía eléctrica de manera directa, es decir, no requiere de piezas móviles o procesos de combustión. El efecto fotovoltaico, es decir, convertir la luz solar en electricidad se produce en materiales conocidos como semiconductores, las cuales son materiales cuya conductividad puede ser modificada, y además generar una corriente eléctrica con cargas negativas, positivas o ambas. La Figura 2, presenta un panel solar. 1. luz (fotones) 4. capa de desviación 2. contacto frontal 5. capa positiva 3. capa negativa 6. contacto posterior Figura 2: Estructura de un panel solar. El funcionamiento de un panel solar (Pereda, Isidro, "Celdas Fotovoltaicas en Generación Distribuida", Pontificia Universidad Católica, 2005) consiste en que algunos de los fotones de la radiación solar, al impactar sobre la primera capa del panel, logran penetrar para luego ser absorbidos por materiales semiconductores, tales como el silicio. Debido a la penetración, los fotones golpean a los electrones de los átomos de silicio, lo que provoca que sean liberados de los átomos a los que estaban originalmente confinados. Lo anterior, les permite a los electrones circular por el material y producir electricidad, debido 11

12 a que las cargas positivas complementarias que se crean en los átomos que pierden electrones, denominadas huecos, permiten que exista un flujo de electrones en el panel solar. Este flujo, es el responsable de la existencia de una corriente continua. La conversión de radiación solar en energía eléctrica, es directamente proporcional al ángulo de inclinación que hay en el panel solar con respecto a los rayos solares incidentes. Por lo tanto, a medida que el panel se encuentra perpendicular a estos rayos, la conversión es máxima. Lo anterior se puede apreciar en la Figura 3. Figura 3: Ángulo de Inclinación del panel solar. La eficiencia de los paneles fotovoltaicos, es el porcentaje de la luz solar total absorbida que es capaz convertir en energía eléctrica. El valor de Punto de Máxima Potencia, el cual corresponde a la potencia máxima que puede entregar el panel solar para un nivel de radiación determinado, se divide entre la luz que llega a la celda (E, en W/m 2 ) y el área superficial de la célula solar (A c en m 2 ) con lo que se obtiene el valor de eficiencia del panel solar. Existen 4 generaciones de paneles fotovoltaicos (Wikipedia Panel Fotovoltaico, 2009): 1. 1ra Generación: Los cuales consisten en una superficie de cristal simple, están usualmente fabricadas usando un proceso de difusión con obleas de silicio. Actualmente, corresponde a la tecnología dominante en la producción 12

13 comercial y constituyen, aproximadamente el 86% del mercado de células solares terrestres. 2. 2da Generación: esta tecnología se basa en el uso de depósitos muy delgados de semiconductores sobre obleas con concentradores. Existen dos tipos, las espaciales tiene una eficiencia entre 28% y 30%, pero tienen un elevado costo y las terrestres con una eficiencia de 7% a 9%, con un bajo costo. La segunda generación de células solares constituye un pequeño segmento del mercado fotovoltaico terrestre, y aproximadamente el 90% del mercado espacial. 3. 3ra Generación: son muy diferentes a los dispositivos de las generaciones anteriores. Para aplicaciones espaciales, se están estudiando dispositivos de huecos cuánticos y dispositivos que incorporan nanotubos de carbono, lo cual eleva la eficiencia a un 45%. Para las aplicaciones terrestres, se encuentran todavía en investigación. 4. 4ta Generación: Esta constituye una tecnología hipotética, la cual está compuesta en las que se mezclan conjuntamente nano partículas con polímeros para fabricar una capa simple. Es una tecnología que se ha probado y usado en las misiones a Marte por parte de la NASA. Sin embargo, a pesar de que los paneles solares ayudan a disminuir la contaminación que existe en nuestros días, hay que tener presente que también su uso incluye un impacto dentro del medio ambiente, ya sea por el desecho de los módulos solares al final de su vida útil como también por los elementos químicos que se necesitan durante su fabricación. Por ejemplo, en Europa buscan crear una visión para la reparación, recuperación y reciclado de las celdas solares, donde se incluye el diseño de sistemas de reciclaje, los cuales permitan un desmontaje que sea fácil y rentable, con una alta recuperación de las células solares de silicio cristalino y la sustitución de sustancias peligrosas como es el plomo y el cadmio (20th European Photovoltaic Solar Energy Conference, 2005). Para evitar posibles daños ambientales, las industrias de módulos solares, han iniciado algunas actividades para promover la recogida y posterior reciclado de estos componentes. Por ejemplo en Alemania, la empresa Deutsche solar ha ejecutado un plan 13

14 piloto para el reciclaje de las células solares de silicio cristalino y de los módulos. El proceso parte con un proceso de recuperación, donde se queman los polímeros de la lámina del módulo, para luego ser sometidos a un proceso de grabado químico para eliminar la metalización, de revestimiento anti-reflexión y unión pn. El producto resultante puede ser reprocesado en los procesos estándares de células solares. Otra manera de facilitar la recuperación de las células solares, consiste en añadir una capa adicional de polímero con una baja adhesión tanto para la célula como para el laminado. La única desventaja, consiste en que se aumentan los efectos ópticos disminuyendo la eficiencia del modulo solar (20th European Photovoltaic Solar Energy Conference, 2005). 6.2 CONEXIÓN A LA RED ELÉCTRICA Un sistema fotovoltaico conectado a la red eléctrica, está formada básicamente por un generador fotovoltaico acoplado a un inversor que opera en paralelo con la red eléctrica convencional. El concepto de inyección a red tiene un amplio margen de aplicaciones, desde pequeños sistemas de pocos kilowatt pico (kwp) de potencia instalada hasta centrales de varios megawatt pico (MWp). En la Figura 4 se puede apreciar los diferentes usos en los que puede ser aplicado la energía solar fotovoltaica, tanto en aplicaciones conectadas o aisladas de la red. Figura 4: Aplicaciones de la Energía Solar Fotovoltaica como suministros eléctricos. 14

15 Inicialmente, los sistemas fotovoltaicos conectados a la red se desarrollaron para centrales fotovoltaicas de gran tamaño. Posteriormente, al comprobarse que trabajaban correctamente y al avanzar la tecnología en el desarrollo de sistemas de menor tamaño, se comenzaron a instalar en residenciales a modo de pequeñas centrales domésticas solares (Pereda, Isidro, "Celdas Fotovoltaicas en Generación Distribuida", Pontificia Universidad Católica, 2005). El sistema fotovoltaico comprende alguno o todos los siguientes subsistemas: El subsistema fotovoltaico, el cual está formado por la conexión serie-paralelo de las celdas solares y sus protecciones, el cual debe entregar un voltaje y corriente adecuada para la aplicación que se requiera. La vida de una celda solar debe exceder los 20 años cuando se encuentra en condiciones normales. Lo anterior depende de la encapsulación que tenga la celda para evitar que entre agua, no fatigue ante resistencia térmica, ni la absorción mecánica. El subsistema de almacenamiento, el cual es formado por la conexión serieparalelo de acumuladores o baterías. En el caso de instalaciones residenciales que se requiere capacidades de almacenamiento mayores, los acumuladores más usados son los de plomo-ácido. El subsistema de regulación de carga, el cual consiste en circuitos electrónicos destinados a mantener la carga correcta en los acumuladores junto con las protecciones de sobrecarga y descarga excesiva de estos. Por lo tanto, estos circuitos electrónicos permiten conocer el estado de carga de la batería de los acumuladores poniendo en marcha eventualmente una protección de sobrecarga. Para determinar el estado, se mide la tensión de la batería y se compara con una tensión de referencia. El subsistema de conversión, el cual está formado por equipo electrónicos (inversores y rectificadores) que convierten la corriente continua producida por los paneles, en corriente alterna para proporcionar al usuario una línea de 220V. El subsistema de monitorización y registro, el cual está formado por equipos destinados a medir y a registrar el correcto funcionamiento del conjunto entero. En la Figura 5, se muestra estos subsistemas interconectados. 15

16 Figura 5: Sistema Fotovoltaico conectado a la red eléctrica. Las estaciones de energía que alimentan la red, por lo general tienen generadores de salida de energía entre 100 kwp y algunos MWp, los cuales son operados por las compañías de electricidad. Toda la energía producida es inyectada a la red. En el caso de consumidores normales de electricidad conectados a la red que poseen sistemas fotovoltaicos, pueden comprar o vender electricidad. Lo anterior se puede apreciar en la Figura 6 para un día común (Pereda, Isidro, "Celdas Fotovoltaicas en Generación Distribuida", Pontificia Universidad Católica, 2005). Figura 6: Compra y Venta de energía eléctrica para un titular de una instalación de paneles fotovoltaicos en un día común. Las superficies externas de los edificios son muy aptas para la instalación de paneles solares, donde se incluyen techos inclinados, fachadas, estacionamientos, claraboyas, etc. Además, los paneles solares pueden cumplir con un rol adicional como 16

17 proveer sombra, aislamiento del ruido, etc. Estos sistemas tienen un tamaño menor que 20kWp, los cuales usan inversores auto sincrónicos con una alta frecuencia de corte. Sin embargo, algunas conexiones a la red eléctrica sufren de problemas de calidad se suministro, producido por la capacidad limitada de la línea en relación a la demanda. Para resolver el problema anterior, lo que se utiliza es un sistema de paneles solares, un inversor y una batería recargable. El sistema en su conjunto entrega energía en el día por los paneles solares y por la noche por la batería recargable cuando el consumo es alto. La batería puede ser recargada desde el generador fotovoltaico durante el día o desde la red cuando la demanda es pequeña. De esta manera, la carga a la red durante las horas punta se reduce. La mejora resultante en la calidad del suministro puede darle más valor a la energía inyectada a la red, haciendo el sistema fotovoltaico más conveniente. En la Figura 7, se presenta la variación de los costos que han tenido las instalaciones fotovoltaicas a partir del año Figura 7: Costos de una planta solar. Gracias al carácter modular de la tecnología fotovoltaica, permite a diferencia de la mayoría de las fuentes convencionales, un costo unitario y una eficiencia independiente del tamaño o la escala de la instalación, por ello que los pequeños sistemas son de gran interés para la producción de energía descentralizada o independiente del usuario o consumidor. La gran ventaja de estos sistemas es (Ihosvany Cabrera Martínez, 2005): Debido a que se genera en el mismo punto que se consume, se eliminan las perdidas en transmisión y distribución. 17

18 Son de instalación relativamente simple y rápida. No producen contaminación ni efecto nocivo Son sistemas modulares: permiten inversiones de forma progresiva. Los costos de operación y mantenimiento son incomparablemente inferiores a los de las termoeléctricas. 18

19 7. ESQUEMAS REGULATORIOS A NIVEL INTERNACIONAL 7.1 ESPAÑA La normativa eléctrica española para la generación fotovoltaica, se encuentra en el Real Decreto 661/2007, el cual regula las Energías Renovables no Convencionales para garantizar estabilidad y seguridad en las inversiones, con una política de primas justas y razonables. El RD 661/2007, tenía como uno de sus principales objetivos tener una capacidad instalada de 400 MW, sin embargo el cambio que produjo en las tarifas, hizo que la instalación de grandes plantas de producción fotovoltaica fuera muy rentable. Por lo tanto, en agosto del 2007 la Comisión Nacional de Energía de España, informo que se había superado el 85% del objetivo y se preveía que para el 2008 la potencia instalada llegaría a los 1000MW (Real Decreto 661 de España, 2007). En la Figura 8, se puede apreciar la capacidad instalada acumulada que ha tenido España en el los últimos tiempos. Figura 8: Capacidad Instalada Fotovoltaica Acumulada en España. Según la normativa española, la autorización administrativa para la construcción, explotación, modificación, transmisión y cierre de las instalaciones son de potestad de la Administración General del Estado, la cual lo hace a través de la Dirección General de Política Energética y Minas del Ministerio de Industria, Turismo y Comercio de España, en donde se deben cumplir con ciertos procedimientos, requisitos y registros que se encuentran estipulados en el Capítulo II de este Decreto. 19

20 La normativa exige ciertos derechos y obligaciones para las instalaciones fotovoltaicas, en donde tenemos específicamente que (Real Decreto 661 de España, Capitulo III, 2007): El titular de la instalación de producción y la empresa distribuidora, suscribirán un contrato fijo, en donde se deben reflejar los puntos de conexión y medida; características cualitativas y cuantitativas de la energía cedida; causas de rescisión o modificación del contrato; condiciones de explotación de la interconexión. El titular de la instalación de producción tiene derecho a conectar en paralelo su grupo o grupos generadores a la red de la compañía eléctrica distribuidora y a transferir al sistema su producción neta de energía vendida a través de ésta; percibir por la venta, total o parcial, de su energía eléctrica generada la retribución prevista en el régimen económico, el cual será explicado más adelante; vender toda o parte de su producción neta a través de líneas directas. El titular de la instalación de producción tiene la obligación de entregar y recibir la energía en condiciones técnicas adecuadas; aquellas instalaciones superiores a 10MW, deben estar adscritas a un centro de control de generación, que actuara como interlocutor con el operador del sistema. Lo anterior, es necesario para la percepción de la tarifa. Debe mantener la instalación en perfectas condiciones de funcionamiento, así como de los aparatos de protección e interconexión. En caso que de que se haya producido una falla en la red, la empresa distribuidora podrá verificar la instalación sin necesidad de autorización previa del titular, además que éste último, deberá disponer de un medio de comunicación que ponga en contacto, de manera inmediata, los centros de control de la red de distribución con los responsables del funcionamiento de las instalaciones fotovoltaicas. En la Ley 54/1997 (Ley 54 del Sector Electrico Español, 1997) del sector eléctrico español, se establecen los principios de un modelo de funcionamiento basado en la libre competencia, impulsando a su vez, la instalación de centrales de energías renovables. En el RD 2818 (Real Decreto 2818 de España, 1998), se establece un marco de funcionamiento para las centrales de energías renovables inferiores a 100VA, cuya conexión a la red se haga en baja tensión, donde se destaca el procedimiento de inclusión 20

21 de una instalación de producción de energía eléctrica en el régimen espacial y las condiciones de entrega de la energía eléctrica producida. El titular de una instalación, debe solicitar a una empresa distribuidora el punto y condiciones técnicas necesarias para la realización de un proyecto, la cual es función de la potencia instalada. Dentro de las condiciones técnicas necesarias, se incluye la potencia pico del campo de paneles, potencia nominal de la instalación, modos de conexión y las características del inversor o inversores y una descripción de los dispositivos de protección y elementos de conexión previstos. Para poder determinar estas condiciones mínimas, la empresa distribuidora debe notificar al solicitante de la propuesta las condiciones de conexión, donde se incluye el punto de conexión y medida propuesto; la tensión nominal máxima y mínima de la red en el punto de conexión; potencia de cortocircuito esperada en explotación normal en el punto de conexión y la potencia nominal máxima disponible en este punto, en relación con la capacidad de transporte de la línea o, en su caso, con la capacidad de transformación del centro de transformación. En caso que la potencia nominal máxima disponible de conexión sea inferior a la potencia de la instalación fotovoltaica, la empresa distribuidora deberá determinar los elementos concretos de la red que precisa modificar para igualar ambas potencias (Real Decreto 661 de España, 2007). Los titulares de las instalaciones pueden vender, total o parcialmente su producción neta de energía eléctrica, en donde pueden elegir (por un plazo no inferior a 1 año) ceder la electricidad al sistema a través de la red de transporte o distribución percibiendo una tarifa regulada o vender la electricidad en el mercado de producción de energía eléctrica, donde el precio de venta será el precio que resulte en el mercado organizado o el precio libremente negociado por el titular. Independiente de la opción de venta que hayan elegido, el titular recibirá un complemento por energía reactiva por el mantenimiento de unos determinados valores de factor de potencia. Este complemento se fija como un porcentaje, en función del factor de potencia con el que se entregue la energía del valor de 7,8441 c /kwh, que será revisado anualmente. Aquellas instalaciones cuya potencia instalada sea igual o superior a 10MW, podrán recibir instrucciones del operador del sistema para la modificación temporal del valor obtenido. Además se incluye un complemente por eficiencia, el cual es aplicable únicamente sobre la energía cedida al sistema a través de la red de transporte o distribución (Real Decreto 661 de España, 2007). 21

22 Las instalaciones que hayan elegido vender la energía eléctrica a través de la red de transporte o distribución, realizarán su venta a través de un sistema de ofertas gestionado por el operador del mercado. Para ello, realizarán ofertas de venta de energía a precio cero en el mercado diario, y en su caso, ofertas en el mercado intradiario, de acuerdo con las reglas del mercado vigente. Las instalaciones que hayan elegido vender la electricidad en el mercado, podrán vender su energía, bien directamente o bien indirectamente mediante representación, tanto en el mercado de ofertas como en la firma de contratos bilaterales o en la negociación a plazo. En el caso que existan consumos eléctricos en el mismo lugar que la instalación fotovoltaica, éstos se situarán en circuitos independientes de los circuitos eléctricos de la instalación y de sus equipos de medida. La medida de esos consumos se realizará con equipos propios e independientes. La energía eléctrica que el titular de la instalación facturará a la empresa distribuidora, será la diferencia entre la energía eléctrica de salida menos la de entrada a la instalación fotovoltaica. Los medidores de salida utilizados, deben mantener la potencia nominal de la instalación entre el 50 por 100 de la intensidad nominal (Real Decreto 661 de España, 2007). En la Tabla 1 se puede apreciar las tarifas impuestas por el Real Decreto 661. Tabla 1: Tarifas para instalaciones fotovoltaicas según el Real Decreto 661 del sector eléctrico Español. Potencia Plazo Tarifa regulada c /kwh P<= 100Kw 100 kw<p<=10mw 10MW<P<=50MW Primeros 25 años 44,0381 A partir de entonces 35,2305 Primeros 25 años 41,75 A partir de entonces 33,4 Primeros 25 años 22,9764 A partir de entonces 18,3811 En donde las tarifas se actualizan anualmente tomando como referencia el incremento del IPC menos el valor de referencia establecido para la detracción del IPC, el cual será de veinticinco puntos básicos hasta el 31 de diciembre de 2012 y de cincuenta puntos básicos a partir de entonces. 22

23 Debido a la rentabilidad que produjo el Real Decreto 661/2007, el cual provocó una sobre instalación de paneles fotovoltaicos, se dicta el Real Decreto 1578 (Real Decreto 1578 de España, 2008), cuyo objetivo es el establecimiento de un régimen económico para las instalaciones de producción de energía eléctrica de tecnología fotovoltaica para las instalaciones posteriores a la fecha límite de mantenimiento de la retribución del Real Decreto 661/2007, de 25 de mayo. Este nuevo régimen, tiene una vigencia de 25 años, sin efectos retroactivos de otras leyes posteriores y en donde la compañía eléctrica tiene la obligación de comprar toda la energía generada en la instalación fotovoltaica. 2008): Este nuevo decreto, incluye los siguientes cambios (Real Decreto 1578 de España, Tipo de Instalaciones Distingue dos tipos de instalaciones las cuales se pueden observar en la Tabla 2. Las potencias máximas de los proyectos o instalaciones que sean inscritos, no deben superar los 2MW en tejado o los 10MW en el suelo. El nuevo régimen económico pretende reconocer las ventajas que ofrecen las instalaciones integradas en edificios, ya sea en fachadas o sobre cubiertas, por sus ventajas como generación distribuida, porque no aumenta la ocupación de territorio y por su contribución a la difusión social de las energías renovables. Tabla 2: Tipo de Instalaciones según el Real Decreto 1578 del sector eléctrico Español. Denominación Descripción Potencia Mínima/Máxima (kw) Instalaciones que estén ubicadas en cubiertas o fachadas de construcciones fijas, cerradas, hechas de materiales resistentes, Subtipo 1.1 dedicadas a usos residencial de Tipo I servicios, comercial o industrial. 0/20 kw Subtipo 1.2 También se incluyen las instalaciones que estén ubicadas sobre soportes que tengan por objeto un uso de cubierta de aparcamiento o de sombreamiento. 21/2000 kw Tipo II Resto de instalaciones 0/10000 kw 23

24 Registro de pre asignación de retribución Se realiza un registro de pre asignación con la finalidad que de seguridad jurídica a los promotores respecto de la retribución que obtendrá la instalación una vez puesta en servicio. Toda aquella instalación que quiera obtener la retribución dada por el RD, debe inscribir previamente el proyecto de instalación o instalaciones en el registro de pre asignación de retribución, las cuales están asociadas a un periodo temporal (trimestral). Se realizan 4 convocatorias anuales para postular a la solicitud de inscripción en el registro de pre asignación, una por trimestre. En cada una de las convocatorias se establece cupos de potencia por tipo y subtipo, las cuales están constituidas por las potencia base. En el nuevo RD, se establece una nueva definición de potencia, con lo cual se consigue mayor precisión en el procedimiento de cómputo de la potencia de cada instalación fotovoltaica, a efectos de la aplicación de la retribución correspondiente. Es así, como el Tipo I se establece una potencia base de 267/m MW, en donde el 10% corresponde a las instalaciones del subtipo 1.1 y el 90% a las del subtipo 1.2. Para las instalaciones del Tipo II se asigna una potencia base de 133/m MW, en donde m corresponde al número de convocatorias anuales. El cupo de potencia para el 2009 es de 400MW. Los cupos de los siguientes años se calculan tomando de referencia la potencia base de casa tipo/subtipo, además se establecen cupos extraordinarios adicionales de potencia para suelo de 100MW para el 2009 y 60MW para En cada una de las convocatorias, se debe presentar la solicitud de inscripción junto con una serie de documentos tales como Autorización administrativa, punto de conexión, licencia de obras, resguardo del aval. Las potencias se asignan de acuerdo a un orden cronológico hasta que se sobrepase en un 50% del cupo previsto, en donde este exceso de retraería del cupo de la siguiente convocatoria. Los proyectos tienen un plazo de 12 meses en inscribirse con carácter definitivo en el registro administrativo de instalaciones de producción, en caso contrario, se cancela la asignación de potencia; sin embargo, no se producirá esta cancelación en caso que existan razones justificadas para que 24

25 esta inscripción permanezca en el registro. Lo anterior lo determina la Dirección General de Política Energética y Minas. Las instalaciones están sujetas al pago de un aval en caso de que no estén inscritas en el registro administrativo de instalaciones de producción; en caso contrario las instalaciones del Subtipo 1.1 deberán pagar un aval de 50 /kw y las Subtipo /kw. Régimen Económico Las tarifas reguladas correspondientes, a las instalaciones que únicamente utilicen la radiación solar como energía primaria mediante la tecnología fotovoltaica, y que además, estén inscritas en el registro de pre-asignación se pueden apreciar en la Tabla 3. Tabla 3: Tarifas para los diferentes tipos de instalaciones según el Real Decreto de 1578 del sector eléctrico Español. Denominación Tipo I Tarifa (c /kwh) Subtipo Subtipo Tipo II 133 Las tarifas anteriores pueden incrementarse o decrementarse, dependiendo si se alcanza el objetivo de potencia establecido en la convocatoria anterior. Por lo tanto existen 3 posibilidades: 1. Si entre dos convocatorias seguidas no se alcanza el 50% del cupo de potencia para un tipo o subtipo, la tarifa se podrá incrementa en la misma proporción en que se reduciría si se cubriese el cupo. 2. La tarifa se mantiene constante en caso que la potencia pre asignada sea mayor que el 50% de la potencia pre asignada pero menor que esta. 3. En caso que la potencia pre asignada sea mayor igual que el cupo, la tarifa se reduce multiplicándola por un factor (A=0,9 1/m, donde m es el numero de convocatorias anuales). Sin embargo, hay una excepción la cual corresponde a que la tarifa de las pequeñas instalaciones en tejado (Subtipo 1.1) nunca puede ser inferior a la de instalaciones 25

26 en tejado más grandes (Subtipo 1.2). En caso que el mecanismo anterior se redujera aun más, se iguala la tarifa de las instalaciones de más de 20kW. 7.2 ESTADO DE CALIFORNIA La estructura del mercado Californiano se caracteriza por la existencia de tres figuras (The California Power Exchange, 2000): Un operador del sistema, que cual es el responsable de la seguridad de éste, donde debe operar las líneas de transmisión (libre acceso a los participantes a las líneas de transmisión) y debe asegurar la estabilidad del sistema. También debe manejar un mercado spot para lograr que el sistema sea balanceado en tiempo real y además de manejar un mercado de servicios auxiliares. Una bolsa, la cual se encarga de operar las ofertas diarias y horarias de compradores y vendedores de energía con un día y hora de anticipación. Los Schedulling Coordinators, los que tienen la opción de mantener un portafolio de contratos con consumidores y generadores, incluyendo la programación de las cargas y consumos con el operador del sistema. La bolsa, realiza las subastas y genera precios uniformes para cada hora del día, los cuales son enviados al operador del sistema. Luego, este operador determina la factibilidad de los programas enviados por la Bolsa y por los Schedulling Coordinators, lo cual depende de la disponibilidad de las líneas. Si los programas son factibles, se realiza el despacho; en caso contrario son devueltos a las correspondientes entidades para su revisión. Los consumidores no pueden realizar ofertas directamente en el mercado spot, por lo que ofertan incrementando o disminuyendo el consumo. El estado de California ha incentivado el uso de energía fotovoltaica, con la finalidad de diversificar el suministro de electricidad, aliviar la demanda en la redes de suministro y para mejorar la calidad del aire. Para ello existen los siguientes programas: 1. La Iniciativa Solar de California (para casas existentes) (Go Solar California, Existing Homes, 2008), la cual ha sido diseñada para lograr un futuro más limpio de energía y para ayudar a disminuir los costos de los sistemas solares. Esta iniciativa 26

27 tiene la misión de instalar 3000 MW de nuevos proyectos fotovoltaicos para el año La Iniciativa solar de California cuenta con un presupuesto de US$2167 millones, en donde las líneas de acción de este proyecto son las siguientes: Programa para familias de bajos ingresos (217 millones US$) Programa multifamiliar, para acceder a paneles solares (1.897 millones US$) Programa de investigación y desarrollo (50 millones US$) Programa Piloto de Calentamiento Solar de Agua (2,6 millones US$) Para lograr el objetivo de los 3000MW de capacidad instalada (Ver Figura 9, para apreciar cómo ha variado la capacidad instalada de energía solar en el Estado de California), se les paga dos tipos de incentivos a los clientes con suministro solar, con la finalidad de asegurar que se está generando energía solar limpia y que se pueda ofrecer el máximo de generación de energía solar. Figura 9: Capacidad Instalada Fotovoltaica Acumulada en Estado de California. Estos incentivos son: 27

28 Rendimiento esperado, basado en la reducción de la tasa de interés, lo cual es aplicable para proyectos menores a 50kW. Los incentivos serán concedidos una sola vez, en donde el incentivo corresponde al pago por adelantado sobre la base de los resultados esperados, que se calcula utilizando las factores del equipo y la instalación, la ubicación geográfica, la inclinación, orientación y sombreado. Los precios en el año 2007 son los siguientes: $ 2.50 / W de CA para sistemas residenciales y comerciales, ajustada en base a los resultados esperados. $ 3,25 / W de CA para las entidades gubernamentales y organizaciones sin fines de lucro, ajustada en base a los resultados esperados. Incentivos basados en el rendimiento (ángulo de instalación, la inclinación, y la ubicación), lo cual es aplicable para sistemas iguales o mayores a 50kW. El incentivo consta de un pago mensual por toda la potencia de salida durante los primeros 5 años de operación. Este incentivo se paga mensualmente sobre la base de la cantidad real de energía producida. Los precios en el 2007 son: $ 0.39/kWh, los cinco primeros años para sistemas residenciales y comerciales. $ 0.50/kWh, los cinco primeros años para las entidades gubernamentales y organizaciones sin fines de lucro. Cabe destacar que los negocios no necesitan preocuparse sobre los aumentos en los impuestos a la propiedad, ya que lo solar está exento de este impuesto. En cuanto a la tarifa por solicitud, estas no se requieren para sistemas menores a 10kW. La tarifa por aplicación de la Iniciativa solar de California es de 1% del monto el incentivo basado en la reducción de la tasa de interés. Los sistemas solares deben ser diseñados para compensar la carga eléctrica suministrada en el lugar de la instalación, por lo que los incentivos se pagarán por sistemas que califican tan pequeños como 1kW y tan grandes como 1MW. Aquellos sistemas de 5MW, puede solicitar estos incentivos, pero los pagos serán prorrateados a 1MW. Aquellas instalaciones, donde el incentivo será la reducción de la tasa de interés, requieren de medidores con exactitud de +-5%, el cual puede estar integrado en el inversor del sistema. 28

29 Para las instalaciones con incentivo basado en el rendimiento, necesitan estar equipados con un medidor individual de información a intervalos con exactitud del +-2%. Todos los sistemas deben tener una garantía mínima de 10 años, tanto para los módulos de paneles fotovoltaicos como para los inversores necesarios, en cambio los medidores deben tener una garantía mínima de 1 año. 2. Nueva Asociación de Casas solares (Go Solar California, New Homes, 2008) En enero del 2006, en California se aprobó un programa para fomentar la energía solar en nuevas viviendas, el cual consistía en un proyecto de 400 MUS$. Esta iniciativa se logra mediante la colaboración con los constructores y desarrolladores, para incorporar en los nuevos hogares altos niveles de eficiencia energética y de alto rendimiento de los sistemas solares. Esta iniciativa se dirige específicamente a los tipos de mercado y viviendas de sectores unifamiliares y multifamiliares, para obtener 400MW de capacidad instalada en las nuevas casas y tener sistemas de energía solar en el 50% de todas las viviendas construidas en California a fines del Los incentivos de este programa, están determinados por el tipo de vivienda y el desempeño esperado que tenga el sistema, los cuales dependen de la eficiencia de los equipos que se utilicen; de la ubicación geográfica; de la orientación, inclinación y sombreado de los paneles solares. Para poder beneficiarse de los incentivos, la vivienda residencial debe alcanzar al menos el 15% más alto de eficiencia energética que el actual edificio. Estos incentivos se pagan una vez que el sistema está instalado, en funcionamiento y cuando se hayan reunido todos los requisitos del programa. Estos requisitos son los presentados a continuación: Requisitos del equipo: Dentro de estos requisitos tenemos que, los sistemas deben estar conectados a la red; los inversores y los módulos deben tener una garantía de 10 años; módulos fotovoltaicos e inversores deben estar certificados. Requisitos de Instalación: Dentro de estos requisitos tenemos que, los sistemas deben estar instalados en base a la licencia entregada por el Estado de California y 29

30 los sistemas de auto-instalación son aceptables, sin embargo, esta tarea se alienta a los contratistas que son certificados por la North American Board of Certified. Dentro de este programa, existen 4 niveles de incentivos disponibles: Base de incentivos, donde la base del incentivo por rendimiento esperado es de US$2.50/watt a partir del Esta base se aplica a casas y comunidades pequeñas (6 casas), áreas comunes de viviendas, urbanizaciones. Solar, como una característica estándar de incentivos: a comienzos del 2007 tenía un valor de US$2.60/watt. Para poder recibir este incentivo, un constructor de 6 o más casas se debe comprometer a que al menos un 50% de las unidades residenciales deben instalar el sistema eléctrico solar. Áreas Residenciales de Vivienda: a partir del 2007 el valor de este nivel de incentivo era de US$3.50/watt, en donde se aplica a viviendas de cualquier tamaño. Áreas comunes de Viviendas: a comienzos del 2007, el valor de este incentivo era de US$3.30/watt, en donde se aplica a sistemas solares eléctricos en las zonas comunes de proyectos de vivienda. 7.3 ALEMANIA La normativa eléctrica alemana para la generación fotovoltaica, se encuentra en la Ley de Preferencia de las Energías Renovables Erneuerbare-Energien-Gesetz-EEG, la cual regula las Energías Renovables no Convencionales para su correcta planificación e inyección en la red, además de ofrecer precios justos para los usuarios interesados en acceder a esta forma de generación eléctrica (Ley sobre las Energias Renovables (LER) de Alemania, 2008). En la Figura 10, se puede apreciar como ha variado la capacidad instalada solar en Alemania. 30

31 Figura 10: Capacidad Instalada Fotovoltaica Acumulada en Alemania. A continuación se presentan los tópicos más relevantes para el estudio y entendimiento de la regulación fotovoltaica alemana, así como el marco legal que sostiene este tipo de actividad y el esquema de incentivos existente para los usuarios que optan por esta forma de generación. El objetivo principal de la ley de energías renovables, es permitir un desarrollo sostenible del suministro energético, sobre todo en beneficio de la protección del clima y del medio ambiente. Para lograr este objetivo, la normativa alemana se ha propuesto incrementar la proporción de las energías renovables en el suministro energético nacional a un mínimo del 30 por ciento para el año 2020 y de seguir incrementando la misma, de forma continua. La actual ley de energías renovables alemana, supervisa la conexión prioritaria de centrales de generación de electricidad a partir de fuentes de energía renovables ubicadas en el territorio de la República Federal. La adquisición, el transporte y la retribución de dicha electricidad por parte de los operadores de la red y la compensación de la energía eléctrica consumida y retribuida por parte de los usuarios en todo el territorio nacional (Art.1/Aptdo 1,2,3) (Ley sobre las Energias Renovables (LER) de Alemania, 2008). Los operadores de red, se encuentran obligados a conectar inmediata y preferentemente las instalaciones destinadas a la generación de electricidad a partir de fuentes de energía renovables, como la fotovoltaica, a un punto de su red (punto de 31