3er. Coloquio Internacional de Sistemas Fotovoltaicos Interconectados con la Red 11 y 12 de noviembre, Querétaro, Qro. El papel de la tecnología FV en el siglo XXI Jorge M. Huacuz Villamar Gerencia de Energías No Convencionales Instituto de Investigaciones Eléctricas
Rutas de Aplicación de la Energía Solar Generador Fotovoltaico Conectados a Red Centralizado Dispersos Fuera de Red Electrificación Rural Usos Profesionales
El Mercado Fotovoltaico Mundial MW 25,000 20,000 15,000 10,000 5,000 Capacidad FV instalada acumulada mundial para sistemas FV autónomos e interconectados con la red IEA www.iea pvps.org 0 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Sistemas FV autónomos Sistemas FV interconectados con la red Capacidad FV instalada acumulada en el mundo IEA PVPS Reporting Countries www.iea pvps.org 25,000 20,000 MW 15,000 10,000 5,000 0 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Principales Mercados Fotovoltaicos Año 2000 800 MW Año 2004 3,000 MW 18% 23% 15% 44% Alemania Japón Estados Unidos Resto del mundo 13% 14% 38% 35% Alemania Japón Estados Unidos Resto del mundo 2.1% 0.9% 5.8% 2.2% 17.3% 8.1% 12.9% Año 2009 20,381 MW Alemania 2.5% 48.3% Japón Estados Unidos España Italia Corea del sur Francia Australia Resto del mundo
Pronóstico de crecimiento del mercado mundial Fuente:EPIA-Greenpeace
Pronóstico de crecimiento de la generación FV por sector 5,000 4,000 TWh 3,000 2,000 1,000 Sistema autónomos SFVI Industrial SFVI Comercial SFVI Residencial 0 2010 2020 2030 2040 2050 Fuente:EPIA-Greenpeace
Otras proyecciones a futuro 30'000 24'000 18'000 12'000 6'000-100% 80% 60% 40% 20% 0% 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 Newly installed p.a. [MW] 2019 2020 Annual growth rate Newly installed p.a. (left scale) Annual growth rate (right scale) Fuente: Pius Hüser. Primer Coloquio Fotovoltaico. Zacatecas 050607
En dónde se fabrican y quién las hace? Deutsche Cell / SolarWorld (Alemania/Estados Unidos), 4% Sanyo Electric (Japón), 4% Kyocera (Japón), 5% Ersol Solar Mitsubishi Elec Energy (Japón), 3% (Alemania), 3% Isofoton (España), 2% Schott Solar (Alemania / Est. Unidos), 2% Otros, 50% Sharp (Japón), 8% First Solar (USA, Germany), 9% Q Cells (Alemania), 10% Distribución de la producción mundial de celdas FV por compañía, con base en datos 2008 IEA PVPS www.iea pvps.org
Distribución futura de los mercados FV 241 GW 1,272 GW Fuente:EPIA-Greenpeace
Expansión del mercado FV y niveles de competitividad Fuente: Technology Roadmap, Solar photovoltaic energy, International Energy Agency, 2010.
Expansión del mercado FV y niveles de competitividad Fuente: Technology Roadmap, Solar photovoltaic energy, International Energy Agency, 2010.
Hacia dónde va la tecnología FV Obleas Mono Cristal Poli Cristal Silicio Si amorfo Compuestos Químicos Nuevos Materiales P delgadas II VI III V Tintas Fotosensible Materiales Orgánicos Híbridos Tandem a-si/ msi P delgada tandem CIS/SIGS CdTe GaInP 2 /GaAS InGaP/InGaAs/Ge Electrólito líquido Electrólito gelificado Electrólito sólido Polímero-Polímero Polímero-Fulerano Polímero-Inorgánico Madurez Tecnológica
Penetración de las tecnologías en el mercado Participación actual del mercado Capacidad de producción estimada para 2010
Penetración histórica y proyectada de la producción FV en MW Tipo de Tecnología 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Celdas Rígidas 741 1146 1492 1865 2331 2914 3642 4553 5692 7115 8893 11117 13896 Silicio 703 1080 1360 1632 1958 2350 2820 3384 4060 4873 5847 7017 8420 Película delgada en vidrio 38 66 132 233 373 564 822 1169 1631 2242 3046 4100 5476 Celdas Flexibles 2.26 3.92 7.84 10.19 13.25 17.22 22.39 29.11 37.84 49 63.95 83 108 Película delgada inorgánica en rollo plástico 2.26 3.92 7.84 10.19 13.25 17.22 22.39 28.82 35.45 49 57.35 74 97 Celdas Orgánicas 0.29 2.39 4.5 6.6 8.7 10.81 TOTAL 744 1150 1500 1875 2344 2931 3665 4582 5729 7146 8957 11200 14004
Las eficiencias van en aumento Tecnología Celdas de Silicio Rígidas Películas delgadas en Vidrio Eficiencias de las Celdas (%) 2005 24 2010 25 2015 26 Efficiency (%) 20 16 12 8 The Best One -of -a -Kind Laboratory Cell Efficiencies for Thin Films CuInSe 2 CdTe Amorphous silicon (stabilized) Kodak (Standard Conditions) Univ. of So. Florida BP Solar Boeing ARCO Univ. of So. FL Photon Energy NREL EuroCIS Boeing Boeing AMETEK United Solar Monosolar Boeing Kodak Matsushita Boeing ECD Univ. of Maine NREL NREL Silicio Amorfo 13 18 24 4 CIGS Películas delgadas en sustratos flexibles 19 24 30 0 1975 1980 1985 RCA 1990 1995 2000 2005 026587181 Silicio Amorfo 10 15 18 CIGS 19 24 30 Celdas Orgánicas en Tandem 6 9 14 Celdas orgánicas de heterunión DSSC 4 7 12
El uso de materiales disminuye.
La rentabilidad energética ha mejorado.
La competitividad económica sigue mejorando. Tendencias y proyecciones Fuente: EPIA-Greenpezce
La competitividad económica sigue mejorando. Costos reales US centavos por kwh 45 40 35 30 25 20 15 Índice de precios Solarbuzz de la electricidad solar FV http://www.solarbuzz.com/solarprices.htm Residencial Comercial Industrial
La dimensión económica de la generación FV Fuente:EPIA-Greenpeace
La dimensión económica de la generación FV Fuente:EPIA-Greenpeace
Potencial de creación de empleos Fuente:EPIA-Greenpeace
Es necesario establecer la cadena de valor Distribuidores Nacionales Distribuidores Locales Celdas FV Ensamble módulos FV Inversores (producto doméstico) Balance de sistema Sistema FV domiciliario Ventas de Subsidiaria Ventas Directas de Fábrica Franquicias Comercializadora de materiales eléctricos Constructor de vivienda Manufacturas varias Distribuidor local, detallista o constructor - Constructor - Desarrollador de vivienda - Fabricante de materiales de construcción - Constructor de techos - Constructor de edificios - Contratista eléctrico - Detallista de equipo eléctrico Remodelador de vivienda Desarrollador de vivienda Constructor afiliado Desarrollador de vivienda (Contratista Constructor (Contratista Eléctrico) Usuario Final (Vivienda nueva/habitada) Adaptado de: PV Market in Japan 2004/2005, Nov. 2005, RTS Corporation
Año República Mexicana La Nueva Vivienda Como Área de Oportunidad Baja California Baja California Sur VIVIENDA NUEVA Chihua hua Nuevo León Sinaloa Sonora Tamaulipas Yucatán 2006 654,863 31,740 5,193 27,371 29,394 16,047 17,917 25,354 11,558 2007 659,127 32,342 5,289 27,687 29,479 16,105 18,044 25,537 11,700 2008 662,163 32,900 5,370 28,016 29,528 16,124 18,193 25,696 11,838 2009 664,385 33,460 5,458 28,289 29,578 16,118 18,305 25,851 11,922 2010 665,800 33,985 5,527 28,541 29,626 16,111 18,436 26,035 11,981 2011 667,757 34,568 5,604 28,843 29,712 16,122 18,578 26,225 12,068 2012 668,804 35,089 5,686 29,097 29,793 16,115 18,722 26,402 12,138 2013 667,527 35,518 5,734 29,284 29,839 16,072 18,835 26,477 12,165 2014 665,008 35,890 5,794 29,411 29,850 15,985 18,918 26,557 12,158 2015 660,668 36,223 5,821 29,440 29,831 15,875 18,972 26,611 12,130 TOTAL 6,636,102 341,715 55,476 285,979 296,630 160,674 184,920 260,745 119,658 Potencial total estimado: 2,500 MW
Evolución de los sistemas FV en México
Instalaciones fuera de red Situación actual Cerca de 20 MW fotovoltaicos: Más s de 2,500 localidades con servicio eléctrico básico Cerca de 100,000 sistemas domiciliarios instalados Alrededor de 3,500 clínicas rurales, escuelas y edificios comunales Más de 13,000 teléfonos fotovoltaicos 12 mini-redes con sistemas híbridos h sol-viento Cientos de bombas de agua Telecomunicaciones Eco-turismo
Sistemas interconectados con la red Capacidad acumulada estimada puesta en operación de sistemas FV conectados a red en México 1200 1000 800 kw p 600 400 200 0 Instalaciones de prueba 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Año 1997-1999 IIE Sistemas interconectados con la red Localidad Cuernavaca Objetivo Investigación del sistema Potencia Pico (kw) 1.7 Situación Actual Desmantelado 1999-2000 IIE-CFE Mexicali Prueba de concepto autogeneración 1.5 Desmantelado 2000-2006 IIE-CFE Mexicali 4 sistemas: evaluar beneficios a red y a usuarios; probar tecnologías 1.5 2 kw cada uno Desmantelado 2001-2006 IIE-CFE Hermosillo Prueba de concepto autogeneración 1.5 Desmantelado 2002- a la fecha IIE-IP Nuevo León Prueba de concepto autogeneración institucional 1 En operación 2005-a la fecha IIE-LFC-IP Ciudad de México Prueba piloto autogeneración comercial 30 En operación 2006-a la fecha IIE-CFE-IP La Paz, BCS Prueba piloto usuario DAC 6.5 En operación 2006-a la fecha Gob.BC-CFE-IIE Mexicali Primer vecindario FV en México 220 casas, 1kW c/u En operación 2008 Usuario domiciliario Tijuana Primer contrato comercial con medición neta 1 En operación
SFVI recientemente instalados en México 2008 Wal-Mart, Aguascalientes, 174 kw p. 1,056 paneles solares ocupan el techo de Bodega Aurrerá, Aguascalientes. Se evita la emisión de 140 toneladas anuales de CO 2 al ambiente. Se genera 20% de la energía que la tienda requiere en un año. Wal-Mart, Aguascalientes, 174 kw p
SFVI recientemente instalados en México UPEMOR 2009 6.5 kw p UAM-Iztapalapa 2009 60 kw p
SFVI recientemente instalados en México Parque Benito Juárez, Puebla 2009-20 kw p
SFVI recientemente instalados en México 2009 SAM s Club, La Paz, BCS, 200 kw p. Chrysler, Valle de Derramadero, Coahuila, 411.84 kw p. La energía generada abastece las diferentes líneas de producción que componen la planta automotriz. La instalación está compuesta por 1875 módulos formando el logotipo de Chrysler. Se cuenta con un conjunto de baterías para abastecer por la noche a 150 luminarias LED de última generación, que iluminarán las zonas exteriores de la fábrica. 2010 Parque Solar Fotovoltaico "Bicentenario", 1 MW p, Aguascalientes.
Algunos ejemplos de otros países
Foto Vista Parcial Planta FV Moura, Portugal 63 MW
Qué falta por hacer? Crear la infraestructura operativa para el soporte de las actividades de implantación comercial de los sistemas FV Definir estrategias y crear mecanismos para el financiamiento y apoyo de los sistemas FV interconectados Mejorar y fortalecer las cadenas de valor para que los beneficios de la implantación masiva se queden en México
Instituto de Investigaciones Eléctricas Gracias... www.iie.org.mx