La fabricación de paneles solares e instalaciones fotovoltaicas ha avanzado considerablemente en los últimos años. Entre los años 2001 y 2014 se ha producido un crecimiento exponencial de la producción de energía eléctrica fotovoltaica. La potencia total fotovoltaica instalada en el mundo (conectada a red) en 2007 ascendía a 7.6 GW (Gigawatts, 1×109 watts) y a finales de 2013 se habían instalado en todo el planeta cerca de 140GW de potencia fotovoltaica. (ver figuras 3 y 4 ).
Actualmente, opera un gran número de centrales fotovoltaicas a gran escala. A inicios del 2014, las plantas más grandes del mundo de acuerdo a su capacidad de producción estaban en China (Longyangxia Hydro-solar PV Station 320MW), Estados Unidos (California Valley Solar Ranch 250MW) e India (Charanka Solar Project 214MW).
En Latinoamérica, se han construido grandes plantas fotovoltaicas en diversos países a lo largo de toda la región, como en Chile (Amanecer Solar CAP de 100MW, Desierto de Atacama) y en México que a comienzos de 2014 tenía previstos proyectos fotovoltaicos por 300MW (Megawatt, 1×106 watts), de los cuales aproximadamente 100MW comenzaron a desarrollarse durante el 2013, etc.
Costa Rica incursionó desde Octubre 2010, al lanzar el Instituto Costarricense de Electricidad (ICE) “El plan piloto de Generación Distribuida para Autoconsumo”, el cual es un programa limitado de escala experimental, aplicado por el ICE a sus clientes para estimular la instalación de pequeños sistemas de generación distribuida basados en fuentes renovables (solar, biomasa, eólica e hidroelectricidad). Tiene el propósito de estudiar tanto las nuevas tecnologías como el efecto de la generación distribuida sobre las redes. Este plan finalizaría el Octubre del 2015 y está limitado a 10MW de capacidad instalada.
De acuerdo con informes del ICE, a Octubre del año 2013 ya existían a nivel nacional, 117 clientes interconectados a la red con sistemas de generación de autoconsumo por un total de 600KW de potencia, de los cuales un 95% eran sistemas fotovoltaicos instalados (78% correspondían a clientes residenciales, 5% industriales y 17% a otros clientes). En dicho plan RECOPE ha contribuido con la instalación de 140KW en sistemas fotovoltaicos para autoconsumo de electricidad en el plantel Limón, siendo a la fecha el sistema más grande a nivel nacional correspondiente a clientes del ICE.
La energía solar fotovoltaica es una fuente de energía renovable para producir electricidad a partir de la radiación solar mediante dispositivos semiconductores denominados células fotovoltaicas. Los paneles solares fotovoltaicos están conformados por dichas células y existen diferentes tipos de paneles dependiendo de su tecnología de fabricación tales como monocristalinos, policristalinos, amorfos, de película delgada, etc. que se caracterizan por ser unos más eficientes que otros. (ver figura 2).
En un día brillante y soleado en todo el mundo, excepto en los polos, la irradiación es en promedio de 1000W/m2. En lugares como el norte de California, el sur de España, etc. cerca de 1600Kwh (kilowatt-hora) de energía solar cae en cada metro cuadrado de tierra anualmente, lo que corresponde a la cantidad de energía que se encuentra en un barril de petróleo (fuente Photovoltaics for Professionals).
Desde su aparición en la industria aeroespacial, donde se ha convertido en el medio más fiable para suministrar energía eléctrica en los vehículos espaciales, se han desarrollado un gran número de aplicaciones terrestres. La energía solar fotovoltaica fue utilizada en uno de los primeros satélites puestos en órbita alrededor de la tierra (USA 1958) y sigue predominando en la actualidad en dicha industria para proveer energía eléctrica en proyectos espaciales (sondas, satélites, telescopios, robots, estaciones en órbita, etc.).
Aunque actualmente la energía fotovoltaica no se utiliza de forma generalizada para proporcionar tracción al transporte, se está utilizando cada vez en mayor medida para proporcionar energía auxiliar en barcos y automóviles. No obstante, a nivel experimental existen prototipos de transporte que utilizan la energía solar fotovoltaica como su fuente principal de energía motora, por lo que en los próximos años es viable que se desarrollen a nivel comercial vehículos que utilicen esta fuente de energía.
El “Solar Impulse” es un proyecto dedicado al desarrollo de un avión propulsado únicamente mediante energía solar fotovoltaica. El prototipo puede volar durante el día por la energía suministrada por las paneles solares que cubren sus alas, a la vez que carga las baterías que le permiten volar durante la noche (www.solarimpulse.com).
La producción industrial a gran escala de paneles fotovoltaicos despegó en la década de 1980, actualmente entre sus múltiples usos están las telecomunicaciones, señalización, electrificación rural, sistemas de bombeo, protección catódica, transporte y navegación marítima, recarga de vehículos eléctricos, suministro eléctrico a viviendas y edificios, producción de electricidad a gran escala a través de redes de distribución, etc.
La energía solar fotovoltaica se ha convertido en la tercer fuente de energía renovable más importante en términos de capacidad instalada a nivel global, después de la energía hidroeléctrica y la eólica. En algunos países como Alemania, Italia o España alcanza niveles de producción máximos superiores al 10% de la demanda de electricidad, al igual que en algunos estados soleados de Estados Unidos, como California.
La producción anual de energía eléctrica generada por la energía fotovoltaica a nivel mundial equivalía en 2014 a cerca de 160 TWh (teravatios-hora), suficiente para abastecer las necesidades energéticas de más de 30 millones de hogares, cubriendo un 0.85% de la demanda mundial de electricidad.
Gracias a los avances tecnológicos, la sofisticación y la economía de escala, el coste de la energía solar fotovoltaica se ha reducido de forma constante desde que se fabricaron los primeros paneles solares comerciales, aumentando a su vez la eficiencia y logrando que su coste medio de generación eléctrica sea ya competitivo con las fuentes de energía convencionales en un creciente número de regiones geográficas alcanzando la paridad de red. (ver figura 5)
Además, programas de incentivos económicos han apoyado la instalación de sistemas de autoconsumo fotovoltaicos en gran número de países. El autoconsumo de energía fotovoltaica consiste en la producción individual a pequeña escala de electricidad para el propio consumo. Este esquema de producción ha comenzado a ser implementado en muchos países como Alemania, Italia, Dinamarca, Japón, Australia, Estados Unidos, Canadá y México, entre otros.
Con el encarecimiento de las tarifas eléctricas, cada vez hace más rentable que uno mismo produzca su propia electricidad, además de que se utiliza la energía solar que es una fuente gratuita, inagotable y limpia para el medioambiente (no produce ningún tipo de emisiones nocivas), se genera un sistema distribuido de generación eléctrica que reduce la necesidad de invertir en nuevas redes, se disminuyen las pérdidas de energía por el transporte de la electricidad a través de la red, baja la dependencia energética del país con el exterior, se evitan los problemas para abastecer toda la demanda en horas pico para las compañías eléctricas, se contribuye a la reducción de la huella de carbono, entre otras ventajas.
Una instalación fotovoltaica puede operar 30 años o más, con escaso mantenimiento o intervención, además, el tiempo de retorno de la inversión se calcula en base a la cantidad de electricidad que se deja de consumir de la red y a la tarifa aplicable (residencial, industrial, etc.)
En general, a nivel nacional, la utilización de la energía solar fotovoltaica apenas despega. El ICE posee la planta “Parque Energía Solar Miravalles” de 1MW puesta en operación en el año 2012 que fue donada por el gobierno de Japón. Por otra parte la compañía Nacional de Fuerza y Luz (CNFL) en el año 2012 tenía 250 pequeños sistemas fotovoltaicos instalados a 75 clientes residenciales con una capacidad total de 115KW (kilowatt).
Sería importante que a nivel nacional se haga la puesta en marcha de un programa de incentivos económicos y tarifarios para que mayor cantidad de usuarios a nivel residencial, comercial e industrial se dispongan a invertir en sistemas fotovoltaicos y producir así su propia electricidad. Con los avances tecnológicos y definiendo políticas de estado que favorezcan la implementación a mayor escala, estos sistemas, la energía solar fotovoltaica, podría llegar en el mediano plazo a modificar de manera importante la matriz energética nacional, al explotar su gran potencial en la producción de energía eléctrica, que pueda incluso alimentar vehículos de transporte terrestre.
Fuentes:
www.grupoice.com/generaciondistribuida
www.wikipedia.org/ Energia solar fotovoltaica
PV Engineering Training Off grid and grid connected applications- EARTH University in Costa Rica 2013
Introducción a las Energías Renovables, Universidad EARTH, Costa Rica 2013
www.cnfl.go.cr
