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Energía Solar Fotovoltaica

Pep Puig, Marta Jofra

© Naturmedia

ENERGÍA SOLAR PARA LA GENERACIÓNDE ELECTRICIDADLa obtención directa de electricidad a partir dela luz se conoce con el nombre de efecto foto-voltaico. La existencia de este fenómeno fuepuesta de manifiesto por el físico Antoine Bec-querel, en el año 1839. Para conseguirlo, se re-quiere un material que absorba la luz del Sol ysea capaz de transformar la energía radianteabsorbida en energía eléctrica, justo lo que soncapaces de hacer las células fotovoltaicas.

TODO UN DESCUBRIMIENTOHacia 1870 el profesor W. Grylls Adams y unestudiante suyo, R. Evans Day, experimentaronsobre el efecto de la luz sobre el selenio, com-probando que se creaba un flujo de electrici-dad, que denominaron “fotoeléctrica”. Era elaño 1885 cuando Charles Fritts construyó elprimer módulo fotoeléctrico, extendiendo unacapa de selenio sobre un soporte metálico yrecubriéndola con una fina película transparen-te de oro. Fritts envió sus paneles solares aWerner von Siemens, que ante la Real Acade-mia de Prusia, presentó los módulos america-nos declarando “por primera vez tenemos laevidencia de la conversión directa de la energíade la luz en energía eléctrica”.

La primera célula fotovoltaica de silicio fuedescrita por R. S. Olh en el año 1941. Pero losprimeros dispositivos fotovoltaicos no se em-pezaron a fabricar hasta la década posterior.Fueron otras investigaciones las que hicieronposible que se abandonara el selenio y se em-pezara a utilizar el silicio como material básicopara las células. En los Bell Laboratories, a co-mienzos de los años 50, Calvin Fuller y GeraldPearson trabajaban en la materialización de la

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teoría del transistor construido a base de silicio.A la vez que ellos estaban inmersos en mejorarlos transistores, otro científico de Bell, DarrylChapin, empezó en febrero de 1953 a investigarprimero con selenio y luego con silicio, con elque logró eficiencias del 2,3%. Los cálculos teóri-cos de Chapin concluían que las células de siliciopodían llegar a tener una eficiencia del 23%, aun-que en la práctica Chapin llegó a desarrollar unacélula con un 6% de eficiencia.

El 25 de abril los ejecutivos de Bell presenta-ron la denominada Batería Solar Bell, mostrandoun panel de células fotovoltaicas que alimentabanuna noria en miniatura (hoy en día, la noria gigan-te del embarcadero de Santa Mónica, California,está alimentada por un sistema fotovoltaico de 50kWp).Al día siguiente, los científicos de Bell La-boratories llevaron la experiencia a la reunión dela Academia Nacional de Ciencias Americana, quese estaba realizando en Washington.Hicieron fun-cionar un radio transmisor alimentado por ener-gía solar, que llevó voz y la música a la prestigiosareunión. La prensa recogió la noticia manifestan-do:“las células solares de Bell suministran energíaa partir del sol en una cantidad de 60 W/m2,mien-tras que la célula atómica, recientemente anun-ciada por RCA,suministra una millonésima de Va-tio. Por tanto, la célula solar proporciona 50millones de veces mas energía que el artefacto deRCA” (se referían a la denominada pila atómica,que consistía en una célula de silicio alimentadapor energía nuclear,que utilizaba los fotones emi-tidos por un muy nocivo residuo radiactivo, el Es-troncio-90, en vez de los fotones solares, y quehabía sido pomposamente anunciada por RCA,coincidiendo con el programa denominado “Ato-mos para la Paz”, cuyo objetivo era la promociónde la energía nuclear a escala mundial).

A partir de este momento, las células solaresfotovoltaicas entraban de lleno en el campo deacción de la industria. Primero fue Western Elec-tric, que las utilizó para alimentar líneas telefóni-cas en las zonas rurales de Georgia. En 1955,Na-tional Fabricated Products compró la licenciapara la fabricación de células solares a WesternElectric, para intentar el mejoramiento de su efi-ciencia. La primera empresa que intentó su co-

Este es el anuncio que los Laboratorios Bell hicieron del primer panel fotovoltaico desarrollado por sus científicos en 1953. Desde entonces, la tecnología solar ha dado pasos muy importantes.

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mercialización fue la californiana Hoffman Elec-tronics, en 1956, para introducirlas en campos deaplicación específicos (alimentación de lugaresremotos alejados de la red eléctrica).

PRIMERO, EN EL ESPACIOLas células fotovoltaicas tuvieron su primer grancampo de aplicación en el espacio. Fue a partirdel invento de Chapin, Fuller y Pearsons, cuandoHans Ziegler, jefe de investigación sobre sistemasde suministro de energía del ejército estadouni-dense, tras visitar los Bell Laboratories, concluyóque la única aplicación factible era la super-secre-ta operación denominada “Lunch Box”, que noera otra que la construcción y lanzamiento de unsatélite artificial.

La ciencia ficción se materializó con el anun-cio del presidente Eisenhower, realizado el 30 dejulio de 1955, de que América tenía planes paracolocar un satélite en el espacio. En la primerapágina del New York Times apareció un dibujo delsatélite alimentado por células solares.

Con las células fotovoltaicas en el espacio afinales de los años 60 y principios de los 70, pare-cía imposible traerlas de vuelta a la Tierra. Huboalguna excepción: las agencias del Gobierno delos Estados Unidos implicadas en actividades se-

cretas apreciaron inmediatamente su valor. LaCIA,por ejemplo,quería saber el volumen de trá-fico a través de la ruta Ho Chi Minh durante laguerra del Vietnam. Por ello utilizó fuerzas espe-ciales para instalar detectores camuflados a lolargo de la misma. ¡Y estos detectores estabanalimentados por células solares fotovoltaicas!

LA FOTOVOLTAICA VUELVE A LATIERRAEn 1973 investigadores de Exxon (entonces de-nominada Esso) sorprendieron a todo el mundoal anunciar que su filial Solar Power Corporation“comercializaba módulos fotovoltaicos que serí-an competitivos con otras fuentes de energía enaplicaciones terrestres».

Solar Power Corporation comenzó a investigarpara reducir el coste de fabricación de las células.Empezaron por utilizar, no silicio cristalino puro,como el utilizado en la industria de los semicon-ductores, sino silicio de rechazo de esta industria.Así lograron fabricar módulos a un coste de 10$/Vatio,que se vendían a 20 $/Vatio. Los primerosmercados masivos de células fotovoltaicas se des-arrollaron en primer lugar en torno a aplicacionesaisladas de la red eléctrica: señalización marítimamediante boyas luminosas, señalización ferrovia-ria, antenas de comunicaciones (telegrafía, telefo-nía, radio,TV, etc).

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La industria aeroespacial ha sido siempre una importante embajadora de la solar fotovoltaica.En la foto superior, el Explorer I, primer satélite lanzado por Estados Unidos. Debajo el Viking I yla Estación Espacial Internacional, con sus paneles extendidos.

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¿CÓMO FUNCIONAN LAS CÉLULASFOTOVOLTAICAS?Una corriente eléctrica es un flujo de electro-nes que se produce al establecerse una diferen-cia de potencial eléctrico.Todos los materialesestán repletos de electrones. Los átomos de losmateriales están formados por núcleos con car-ga eléctrica positiva rodeados por nubes deelectrones con carga eléctrica negativa. En algu-nos materiales es muy fácil hacer circular unacorriente eléctrica. En otros es más difícil, porno decir imposible. Por ejemplo, en el caso delcobre o de otros metales, los electrones sepueden desplazar libremente y permiten esta-blecer circuitos por donde pasa una corrienteeléctrica. Estos materiales se denominan con-ductores. Sus electrones tienen unas energíasparticularmente elevadas y pertenecen a unabanda energética denominada banda de con-ducción. En cambio, existe otro tipo de mate-riales en los cuales no puede circular corrienteeléctrica alguna, debido a que sus electrones notienen ninguna posibilidad de desplazamiento.Se trata de los materiales aislantes, en los quesus electrones pertenecen a una banda denomi-nada de valencia.También existen materiales se-miconductores, que no son ni conductores, niaislantes, pues en ellos las cargas en las dos ban-das de energía antes citadas, la de conducción yla de valencia, se encuentran separadas por unabanda de energía denominada prohibida, por-que en ella no hay ninguna carga eléctrica quetenga la energía correspondiente.

Una célula fotovoltaica sólo puede generarelectricidad cuando se cumplen tres condiciones:

■ a) se ha de poder modificar el número de cargas positivas y negativas

■ b) se han de poder crear cargas quepermitan la aparición de una corriente

■ c) es preciso que se establezca unadiferencia de potencial o campo eléctrico

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■■ La oblea de silicio ha sido tratada para quecuando incida sobre ella la luz solar se liberen yse “empujen” las cargas eléctricas hacia lasuperficie. (Las positivas en una dirección y lasnegativas en otra)

■■ Si se cierra el circuito eléctrico las cargassalen de la célula creando una corrienteeléctrica

malla metálica superior

malla metálica inferior

oblea de silicio

cargaseléctricas internas

corriente eléctrica

cargaseléctricas internas

La célula fotovoltaica

Fuente: BP Solar

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La primera condición se alcanza cuando seañaden a un semiconductor puro unas pequeñasdosis de átomos “contaminantes”, denominadostambién dopantes, que son capaces de ceder oaceptar electrones. Para alcanzar la segunda, espreciso exponer la célula fotovoltaica a una ra-diación luminosa para aprovechar la energía delos fotones (o partículas de luz). Si la energía es laadecuada, el fotón cede energía a un electrón dela banda de valencia y lo hace pasar a la banda deconducción, saltando la banda prohibida. En esteproceso aparece, a su vez, en la banda de valencialo que se denomina un agujero (de carga positi-va) debido a la ausencia de un electrón que haido a parar a la banda de conducción. Con la cre-ación de estas cargas se puede establecer una co-rriente eléctrica al cerrar el circuito.

Finalmente, y ésta es la tercera condición, sepuede obtener una diferencia de potencial unien-do dos semiconductores que contienen una den-sidad de cargas positivas o negativas diferente. Laexistencia de estas cargas positivas y negativasorigina de una manera natural un campo eléctri-co (o una diferencia de potencial) entre las dosregiones de la unión. Un dispositivo constituidopor esta unión recibe el nombre de célula solar(o célula fotovoltaica).Cuando la célula recibe losfotones de una radiación luminosa, las cargas ne-gativas y positivas creadas se separan a causa delcampo eléctrico y, si entonces se cierra un circui-to entre los dos materiales que forman la unión,aparece una corriente eléctrica.

DIFERENTES TECNOLOGÍASDE FABRICACIÓNEl material predominante para la fabricación decélulas fotovoltaicas es el silicio, uno de los ma-teriales más abundantes en nuestro planeta. Lacantidad de silicio necesaria para producir 1 MWp de células es actualmente del orden de15,3 toneladas, y se espera que en el año 2010se reduzca a 10 tn/MWp.

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Eran los años 70 cuando la región del Sahel sufríauna grave sequía. Un misionero católico, el padreBernard Verspieren, de la orden de los PadresBlancos, fundaba la ONG denominada “Mali AquaViva”, con el objetivo de perforar pozos y disponerde agua para regadío. Pero ¿qué energía utilizarpara el bombeo del agua?

Fue una joven mujer, Dominique Campara,graduada en una escuela de ingeniería francesa a mediados de los años 70, la que contribuyó al hallazgo de la solución, con su tesis doctoral sobreel bombeo de agua mediante solar fotovoltaica. Su interés por la energía solar se había despertadodespués de asistir a la Cumbre Solar de París(1973) organizada por la UNESCO y después dehaber oído diversas conferencias de Wolfgang Palz,conocido en Francia como Mr. Solar. Con la ayudade la compañía Philips (que donó los módulosfotovoltaicos) y Pompes Guinard (empresafrancesa líder en fabricación de bombas) instalóun prototipo en la isla de Córcega, donde ella vivía,y luego el primer sistema de bombeo solar FV enAfrica. Tras recoger dinero de algunas

organizaciones donantes, sefue al poblado de Nabasso, en Mali. Una mañanacalurosa, después de haberconectado los cables, y bajo laasombrada mirada de loslugareños, empezó a salir aguadel pozo, sin ningún ruido ysin el negro humo de losgeneradores de combustióninterna. Parecía algo mágico.No podían comprender queera el Sol que alimentaba labomba, pero con la caída de la noche enseguida loentendieron.

Energía en las misiones

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Existen células de silicio monocristalino, poli-cristalino y amorfo. Las monocristalinas se fabri-can a base de lingotes puros de silicio (los mis-mos que los utilizados en la fabricación de chipselectrónicos).Las policristalinas se fabrican a par-tir de la refundición de piezas de silicio mono-cristalino. Si bien su rendimiento es ligeramenteinferior, su adquisición es mucho menos costosa.Las células de silicio amorfo, se obtienen a partirde la deposición de capas delgadas sobre vidrio.El rendimiento de estas células es menor que elde las de silicio cristalino, razón por la cual sedestinan a aplicaciones de pequeña potencia (cal-culadoras, relojes,etc).En los últimos años se handesarrollado dos nuevas tecnologías a base de si-licio: el silicio en bandas (tiene la particularidadde ser flexible) y la película de silicio.

Otras tecnologías prometedoras son lasnuevas capas delgadas que representan una al-

ternativa a la tecnología cristalina. En ellas, el se-mi-conductor se economiza porque es aplicadoen forma pulverizada y no precisa ser cortado,como en el caso de las tecnologías cristalinas. Lagran promesa de estas tecnologías es que pue-den reducir enormemente los costes de pro-ducción. Entre ellas destacan las células de telu-ro de cadmio (CdTe) y las de seleniuro de cobree indio (CIS). Las primeras no tienen mucho fu-turo debido a la toxicidad de sus componentes.En cambio las segundas parecen mucho másprometedoras.

Aparte de las tecnologías descritas hastaaquí, existen otras, como los sistemas de concen-tración y los sistemas termofotovoltaicos (TFV).Los sistemas de concentración son los que me-diante lentes o espejos concentran los rayos so-lares sobre una célula. Estos sistemas son masadecuados para lugares soleados, ya que las len-

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Los distintos tonos de los cristales de silicio son perfectamente visibles en las célulaspolicristalinas, que se distinguen bien de las monocristalinas, a la izquierda.

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Producción de célulasfotovoltaicas en 2005 (MWp)

■ Alemania 347 68%■ España 70 14%■ Francia 33 6%■ Noruega 20 4%■ Italia 12 2%■ Bélgica 12 2%■ Suiza 12 2%■ Rusia 3 1%■ Otros 5,7 1%■ TOTAL EUROPA 515,3% 100%

■ Japón 824,3 46%■ Europa 513,3 28%■ Estados Unidos 154,8 9%■ China 150,7 8%■ India 26,6 1%■ Australia 35,3 2%■ Otros 110,7 6%■ TOTAL MUNDO 1.815, 7 100%

Fuente: Photon International.

Potencia fotovoltaica instalada en la UE (MWp)

En Acumulado hasta2004 2004

■ Alemania 503 794■ Países Bajos 5,6 47,7■ España 10,5 36,9■ Italia 5 30,3■ Francia 5,2 20,1■ Austria 2,3 19,8■ Reino Unido 2,3 7,8■ Grecia 1,3 4,5■ Portugal 0,6 2,2■ Bélgica 0,3 1,4

■ TOTAL UE 540 1.003 MW

Fuente: IDAE/EurObserv’ER

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A la izquierda, una instalación fotovoltaica emblemática, al pie de las torres derefrigeración de la central nuclear de Rancho Seco, en California (Estados Unidos).Tiene una potencia de 3,9 MW.Abajo, central de Sonnen (Alemania), con 1,75 MW instalados.

LOCALIZACIÓN AÑO POTENCIACONSTR. (MW)

■ Moura Moura, Portugal 2007 62

■ Trujillo Cáceres, España 2006 20

■ Mühlhausen Baviera, Alemania 2005 6,3

■ Espenhain Leipzig, Alemania 2004 5

■ Hemau Baviera, Alemania 2002 4

■ SMUD Rancho Seco Sacramento, EEUU varios 3,9

■ Passau Baviera, Alemania 2006 3,3

■ Floriade Amsterdam, Holanda 2002 2,3

■ Mering Alemania 2006 1,7

■ Montes de Cierzo Navarra, España 2002 1,2

■ Carmona Sevilla, España 2006 1,2

■ Munich Trade Fair II Munich, Alemania 2002 1

■ Munich Trade Fair I Munich, Alemania 1997 1

Grandes instalaciones solares fotovoltaicas© V

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tes o los espejos deben “ver” el Sol, para seguirloy concentrarlo continuamente sobre la célula.Empezaron a desarrollarse en los años 70 y últi-mamente ha renacido el interés por ellos.

En los sistemas Termo FV, el flujo de energíaradiante (los fotones) no procede del Sol, sinoque se crea por calentamiento de un elementocerámico en un horno quemando gas natural. Eneste caso la energía radiante procede de la emi-sión infrarroja del elemento cerámico caliente.Las células FV multicapa a base de Arseniuro deGalio (GaAS), sensible a la luz del Sol, y de Anti-moniuro de Galio (GaSb), sensible a la radiacióninfrarroja, descritas ya en el año 1989, desarro-lladas inicialmente en el NREL (National Rene-wable Energy Laboratory), han demostrado efi-

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La participación en el mercado de las diferentestecnologías fotovoltaicas (final del año 2005) es lasiguiente:

■ Total mundial: 1.815,7 MW■ Silicio cristalino: 90,6%■ Silicio amorfo: 4,7%■ Teluro de cadmio: 1,6%■ Cobre selenio indio: 0,2%■ Otras tecnologías: 2,9%

■ Total España: 70 MW■ Silicio cristalino: 100%

La producción geográfica de células fotovoltaicasen el mundo (2005) son:

■ Japón: 824,3 MW (46%)■ Europa: 515,3 MW (28%)■ Estados Unidos: 154,8 MW (9%)■ China: 150,7 MW (8%)■ Resto del mundo: 172,6 MW (9%)

Los principales fabricantes de células fotovoltaicasen el mundo (2005) son:

■ Sharp: 428 MWp (24,8% del mercado)■ Q-Cells: 160 MWp (9,3%)■ Kyocera: 142 MWp (7,2%)■ Sanyo: 125 MWp (7,2%)■ Mitsubishi: 100 MWp (5,8%)■ Schott Solar: 95 MWp (5,5%)■ BP Solar: 90 MWp (5,2%)■ Suntech: 80 MWp (4,6%)■ Motech: 60 MWp (3,5%)■ Shell Solar: 59 MWp (3,4%)■ Isofotón: 53 MWp (3,1%)

Mercado fotovoltaico mundial por aplicación (2005):

■ Conexión a red: 82%■ Remoto viviendas: 8%■ Remoto industrial: 7%■ Remoto otros: 2%■ Productos de consumo

(relojes, calculadoras…): 1%

El mercado

Como se ve en estas imágenes, los usos de la solar fotovoltaicason de lo más dispares y la integración arquitectónica

de los sistemas ha alcanzado cotas de gran belleza.

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ciencias de hasta un 34%, debido al amplio es-pectro de la radiación solar que utilizan. Ellaspodrían ser la base para los sistemas TFV, másadecuados para climas menos soleados, mas frí-os. La combinación de los sistemas TFV con lossistemas FV clásicos permitiría disponer deelectricidad día y noche, esté despejado o nu-blado, en invierno o en verano, ya que se com-plementan perfectamente.

EL MERCADO ACTUAL DE CÉLULASFOTOVOLTAICASEl mercado mundial de células fotovoltaicas cre-ció una media del 20% entre 1990 y 2000. Esecrecimiento superó el 30% desde 1997, y llegóal 44% en 2005, hasta alcanzar los 1.815 MW.Yaen el año 2000 se superó la cifra de 1.000 MWpde potencia instalada en el mundo y actualmen-te ya supera los 5.000 MWp. En los países en ví-as de desarrollo hay más de medio millón de vi-viendas que disponen de energía eléctricagracias a sistemas solares fotovoltaicos.

En el año 2002, el entonces tejado solar FVmás grande del mundo fue construido porNuon Energy Company en Holanda, donde unode los edificios de la Feria de Horticultura Flo-riade dispone de 25.100 m2 de captación solar, osea 19.000 paneles FV, con una potencia de 2,3MWp. El 31 de diciembre del año 2002 se acabóde construir la mayor instalación FV del mundoen Hemau (Baviera), una de las zonas más sole-

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adas de Alemania: consta de 32.740 paneles,ocupa 7 hectáreas y tiene una potencia de 4MWp. La instalación es propiedad de cientos deinversores con diferentes porcentajes de parti-cipación y responsabilidad limitada.

Hace apenas unos años estas instalacionespodrían parecer gran cosa, pero en Trujillo (Cá-ceres), la empresa española Elecnor construye unparque de 20 MW.Y en la localidad portuguesade Moura, otra empresa española,Acciona, inicia-rá en 2007 las obras de una planta de 60 MW.

LA FOTOVOLTAICA EN ESPAÑAEn España había a finales de 2005 unos 67 MWpfotovoltaicos, de los que 22 corresponden a ins-talaciones aisladas y 45 a las que están conecta-das a red.A pesar de que el ritmo de nuevas ins-talaciones ha crecido en los últimos años, noserá fácil alcanzar el objetivo del Plan de Energí-as Renovables para el 2010: 400 MW. Por comu-nidades autónomas,Navarra, con 11,6 MW,ocu-pa el primer puesto, seguida de la ComunidadValenciana (5,4), Madrid (4,7), Cataluña (3,3) yCastilla y León (2,6 MW).

Desde 2001 hasta ahora la capacidad demódulos fotovoltaicos de los fabricantes espa-ñoles ha crecido un 57% cada año de media. Elmercado de instalación ha aumentado un 53%anual y los empleos en el sector un 30%. Encambio, el precio del vatio pico instalado (parainstalaciones de entre 30 y 100 kWp) ha bajadode 7 a 6 euros durante este tiempo, lo que su-pone un descenso del 3,8%.

España es el quinto fabricante del mundo,tras Japón,Alemania, Estados Unidos y China, ycuenta con tres fabricantes –BP Solar, Isofotón yAtersa– que suponen una cuota del 4% del mer-cado mundial. Y su dinamismo industrial siguecreciendo porque en 2007 comenzará a produ-cir polisilicio en Puertollano. E Isofotón ya haanunciado su intención de construir una fábrica,que estará operativa en 2008, para transformarel silicio metalúrgico en polisilicio, el materialdel que se fabrican las células.

LOS SISTEMAS PARA LA UTILIZACIÓNDE LA ENERGÍA SOLAR FVLos sistemas hoy disponibles para realizar un usoefectivo de la energía solar y convertirla en elec-tricidad se dividen en dos grandes grupos: siste-mas autónomos sin conexión a la red y sistemasconectados a la red.

LOS SISTEMAS AUTÓNOMOSConstan de un sistema de captación solar

(células solares dispuestas en paneles), las bate-rías para almacenar la electricidad generada encorriente continua y el sistema de control paraasegurar el correcto funcionamiento de carga ydescarga de la baterías. Los sistemas autónomosbásicamente se utilizan para el suministro deelectricidad en lugares donde no existe redeléctrica convencional: en zonas rurales, en paí-ses en vías de desarrollo, etc.

Un ejemplo de sistemas solares FV autóno-mos es el programa “100.000 Solar Ger” enMongolia, cuyo objetivo es alcanzar la instala-

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ción de 100.000 sistemas solares domésticos,con una potencia de 10 MWp en el año 2010.

LOS SISTEMAS CONECTADOS A LA REDNo disponen de ningún tipo de almacena-

miento. Simplemente constan de los sistemas decaptación y de conversión de la electricidad gene-rada (de corriente continua a corriente alterna), yde conexión a la red. Se instalan básicamente enzonas urbanas de países industrializados.

SISTEMAS CENTRALIZADOSVERSUS DESCENTRALIZADOSA mediados de los años 70 y principios de los 80,cuando los gobiernos de los países industrializa-dos empezaron a financiar programas de energíasolar, tendieron a favorecer plantas FV centraliza-das y de gran tamaño, en vez de unidades peque-ñas situadas en los tejados de los edificios. La ra-zón no era otra que seguir la tendencia,dominante hasta entonces, de generar electrici-

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■ Zona 1 - media anual <1.450 kWh/m2.

■ Zona 2 - media anual>= 1.450 y <= 1.680 kWh/m2.

■ Zona 3 - media anual >1.680 y <= 1.825 kWh/m2.

■ Zona 4 - media anual >1.825 y <= 2.500 kWh/m2.

La radiación solar en España

1.500-1.250

1.750-1.500

>1.750

kWh/m2/año

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dad con grandes instalaciones centralizadas. Asíempezaron a construirse centrales eléctricas FVen diversas partes del mundo.

Sin embargo, muchos pioneros de la energíasolar FV estaban convencidos de que esta tecno-logía estaba más adaptada a generar energía en elmismo lugar donde se necesitaba. Muchos añosmás tarde, en 1978, la petrolera Shell decía que,“en nuestra opinión, la generación de energíaeléctrica, en forma dispersa, a partir de la capta-ción solar FV –en centros comerciales, fábricas,viviendas familiares y edificios de viviendas– pro-porciona la temprana oportunidad de contribuira nuestro suministro de energía”. La revistaScience, en 1977, sugería al Gobierno de EstadosUnidos que prestase más atención a los dispositi-vos FV in-situ. El debate sobre dónde situar lospaneles FV se intensificó cuando diversas empre-sas eléctricas californianas construyeron,a princi-pios de los años 80, centrales FV de varios mega-vatios de potencia.

SISTEMAS CENTRALIZADOSQuizás una de las centrales más emblemáti-

cas fue la que se instaló al pie de las torres de re-frigeración de la central nuclear de Rancho Seco,California (Estados Unidos).La promovió la inno-

vadora y activa empresa eléctrica municipal deSacramento (SMUD), bajo la dirección de DavidFreeman (que se había hecho famoso por habertomado la decisión de cerrar la central nuclear,convirtiendo a SMUD en la primera empresaeléctrica del mundo que “apagó definitivamenteel interruptor” de una central nuclear en funcio-namiento). Eran dos centrales de 1 MWp de po-tencia cada una. Actualmente esta central tieneuna potencia total de 3,9 MWp.

Probablemente, la central FV más antigua delmundo es la que empezó a funcionar el 13 deabril de 1981 en Beverly, Massachusetts (EstadosUnidos).Tenía100 kWp de potencia y, tras algu-nos retoques, hoy continua generando electrici-dad, con lo que proporciona al mundo la expe-riencia de un caso real único de longevidad depaneles y tecnología FV.

En España, aunque con retraso, se empezócon una central de 100 kWp en San Agustín deGuadalix (Madrid) en el año 1985, que fue segui-da por otra de 1 MWp en la Puebla de Montalbán(Toledo) en junio de 1999. Más recientemente, el21 de enero de 2003, se inauguró una central FVde 1,2 MWp de potencia en Montes de Cierzo,cerca de Tudela (Navarra), promovida por lo que

anteabary coneretes: lbre paneen vcon dos KyocEPV,silicipa fitamalla) econsficar(CácMW

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Las instalaciones fotovoltaicas aisladas necesitan un banco de baterías para poder utilizarla electricidad producida por los paneles cuando no luzca el sol.

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antes era EHN y ahora es Acciona. Dicha centralabarca una extensión de 70.000 m2 de superficiey contiene 12.602 paneles. Está previsto que ge-nere 2 millones de kWh/año. Consta de dos par-tes: la central, que se conectó a la red en noviem-bre de 2001, y utiliza 280 seguidores y 10.080paneles (BP-585); y la distribuida, que se conectóen verano de 2002, y contiene 120 seguidorescon 2.522 paneles de 11 tipos diferentes (fabrica-dos por 9 empresas: BP Solar, Isofotón, Atersa,Kyocera, Mastervolt, ASE, Siemens, Unisolar yEPV, representando cinco tecnologías diferentes:silicio policristalino, monocristalino y amorfo, ca-pa fina CIS y triple capa). Una central del mismotamaño,1,2 MWp se inauguró en Carmona (Sevi-lla) en octubre de 2006. Y en 2007 se inicia laconstrucción de dos plantas que podríamos cali-ficar de gigantescas: una de 20 MW en Trujillo(Cáceres) promovida por Elecnor.Y otra de 60MW en Moura (Portugal), iniciativa de Acciona.

SISTEMAS DESCENTRALIZADOSEl debate sobre el uso centralizado o des-

centralizado de la energía solar estaba en plenoapogeo a principio de los años 80, cuando un in-geniero suizo, Markus Real, tomó cartas en elasunto para demostrar en la práctica que era me-jor situar sistemas FV en los tejados de los edifi-cios. Para ello creó una pequeña empresa,AlphaReal, que se hizo famosa en toda Suiza, despuésde haber ganado el primer rally solar que se rea-lizaba en Europa, en 1985, ya que cualquier ciuda-dano suizo había podido ver “el Mercedes Benzequipado por Alpha Real”. Para probar las venta-jas de la energía FV instalada en los tejados de losedificios en vez de en grandes centrales, AlphaReal lanzó su revolucionario proyecto Mega-Watt. Era su respuesta a los grandes proyectosde centrales solares FV de los años 80. Por ellocontrató anuncios en la radio y en la prensa bus-cando propietarios para 333 pequeñas centrales

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Andalucía7.670,2

Murcia1.097,2

Total36.915

Canarias1.191,5

Castilla-La Mancha

1.778,7

Madrid2.292,7

Comunidad Valenciana

2.791,6 Baleares1.326,1

Extremadura543

Castilla y León2.817,4

La Rioja152,3

Navarra5.368,4 Cataluña

4.506,2Aragón491,4

Asturias348,4

País Vasco2.356,8

Cantabria68,4

Galicia522,8

Potencia fotovoltaica instalada a fin de 2005 (MW)

■ Conectada a red 22

■ Aislada 8(estimación)

■ TOTAL 30

(Objetivo del Plan deEnergías Renovablespara 2010: 400 MW)

Potencia fotovoltaica instalada a finales de 2004 (en kWp)

Sin regionalizar1.642,0

Fuente: IDAE y ASIF

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FV.El único requisito: disponer de un tejado sole-ado. Recibió inmediatamente miles de llamadas yse vendieron más de 333 instalaciones FV de 3kWp cada una. El proyecto MegaWatt enseñó almundo industrializado que era en los edificiosdonde los paneles FV debían colocarse.

La suerte hizo que David Freeman, entoncesdirector de la SMUD, durante unas vacaciones enSuiza, pudiera discutir con Markus Real sobre laconveniencia de construir centrales solares FV degran tamaño. Real, convencido de las ventajas delos sistemas descentralizados, influyó de tal mane-ra sobre Freeman que éste, al volver a California,empezó a trabajar para convertirlo en realidad.Así empezó el novedoso programa PV Pionner dela SMUD,que instaló en tejados de 436 familias deSacramento sistemas FV de 4 kWp, todos ellospropiedad de la SMUD, y que totalizaban casi 2MWp de potencia distribuida por toda la ciudad.En la actualidad, en Sacramento está funcionandoel programa PV Pioneer II, que tiene como objeti-vo instalar 5 MWp entre los años 2001 y 2007.

Hoy tenemos multitud de ejemplos de siste-mas solares FV conectados a la red de forma des-centralizada. Por ejemplo el programa promovidopor el Ministerio de Economía japonés, cuyo ob-jetivo es llegar a disponer de una potencia instala-da de 5.000 MWp en el año 2020. O el programade promoción de la energía solar FV en la UniónEuropea, cuyo objetivo es llegar a 3.000 MWp enel año 2010.

LOS TEJADOS SOLARES DE ALEMANIAProbablemente el programa FV más emblemáti-co sea el de Alemania. Su primera fase se re-monta al periodo 1988-1991, cuando empeza-ron a instalarse plantas piloto financiadas enmuchos casos tanto por la Comisión Europeacomo por el Gobierno alemán. En esta primerafase se alcanzó una potencia de 1,4 MWp. La se-gunda fase corresponde al Programa 1.000 Teja-dos Solares, que posteriormente se incrementóhasta 2.000 (años 1991-1994), alcanzando unapotencia de 5,25 MWp. La tercera fase (1995-1999) corresponde a nuevas iniciativas promovi-das por los estados federados (10 MWp) y pordiversas ciudades (6 MWp).A principios del año1999 se inició la cuarta fase, a partir del Progra-ma llamado 100.000 Tejados Solares, incentivan-do el mercado solar FV a base de créditos a ba-jo interés. Ello se complementó a partir del 1 deabril del año 2000 con otro incentivo vinculadoa la generación de electricidad mediante siste-mas solares FV: la Ley de Energías Renovables,que fijó el precio primado de la electricidad ge-nerada por un usuario de sistemas solares FV en0,51 euros/kWh.

SISTEMAS INTEGRADOS EN LOS EDIFICIOSEn los últimos años se ha desarrollado enorme-mente el concepto de FV integrado en los edifi-cios.Este concepto se basa no en disponer los pa-neles sobre la cubierta o las paredes externas deledificio (sea el tejado o la fachada), sino en hacerun único elemento que a la vez actúe de cerra-miento del edificio y de sistema de generación so-lar de electricidad.

El primer edificio que implementó este con-cepto fue la Biblioteca Pompeu Fabra de Mataró(Barcelona), en la cual toda la fachada frontal deledificio consta de un doble acristalamiento, conlas células FV integradas en el cristal exterior (244m2 con una potencia de 20 kWp), posibilitando lacirculación de aire entre ellas, lo que permite larefrigeración de las células (aumentando su rendi-

mientadoción

Arios dispoMWMWses eque

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Las instalaciones FV del Museo Nacional de la Ciencia y la Técnica de Catalunya, enTerrassa –en esta página–, y la Biblioteca Pompeu Fabra de Mataró –foto inferior–,son obra de TFM y buenos ejemplos de integración arquitectónica.

Foto ©

TFM

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miento) y permitiendo disponer de aire precalen-tado para usos térmicos (calefacción o refrigera-ción mediante máquinas de absorción).

Además, en el tejado dispone de 4 lucerna-rios con diversas tecnologías. En total, el edificiodispone de una potencia de 53 kWp y genera 45MWh/año de energía eléctrica, además de 110,5MWh de energía térmica a lo largo de los 5 me-ses en los que se necesita climatización, con loque se cubre un 90% de las necesidades del edifi-

cio, y 7 MWh/mes en los meses fríos, utilizadosen el precalentamiento de aire para el sistema decalefacción.

Hoy en día, hay numerosos edificios delmundo que han incorporado este concepto, en-tre ellos De Kleine Arde (La Pequeña Tierra, elcentro nacional holandés de educación ambien-tal y sostenibilidad), el Brundland Center en Di-namarca, y muchos otros. Incluso se han incor-porado filas de células FV en los cristales de las

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ventanas, con lo cual se transforma este ele-mento constructivo en un micro-sistema gene-rador de electricidad solar (Folkecenter for Re-newable Energy, Dinamarca).

Otra novedad la constituyen las denomina-das “tejas solares”, que no son otra cosa queelementos constructivos que hacen una doblefunción: cerrar el edificio como tejado y a su vezconvertirlo en central de generación solar deelectricidad.

BENEFICIOS DE LA ENERGÍA SOLARFOTOVOLTAICAEl enorme potencial de la radiación solar quedareflejada con una sola cifra: para generar me-diante sistemas solares FV toda la electricidadque la humanidad consumió el año 2001 (16 bi-llones de kWh), se necesitaría una superficie de160.000 km2 (suponiendo un promedio de ge-neración solar de 100 kWh/m2.año), que com-parada con la superficie terrestre de nuestroplaneta, 132 milones de km2, representa un0,12% de ella.

El aprovechamiento de la energía solar parala generación de electricidad contribuye a lasostenibilidad del sistema energético, pues evitaque se genere electricidad a partir de combusti-

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SOLAR

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bles fósiles no renovables (reduciendo las emi-siones de gases asociados a éstos) y de centra-les nucleares. La energía solar fotovoltaica dis-tribuida, además, no requiere ocupación deespacio adicional, pues se puede instalar en teja-dos o integrarla en edificios.

En referencia a los aspectos económicos ysociales, la energía solar fotovoltaica permitereducir la tasa de dependencia exterior para elabastecimiento de combustibles (que en Españaes actualmente de un 82%) y aumentar así la se-guridad en el suministro. Esta seguridad resultatambién reforzada por una mayor diversifica-ción de las fuentes energéticas.

La energía solar FV también evita costes demantenimiento y transporte de las líneas eléc-tricas, tanto en zonas de difícil acceso, donde nollega la red, como en áreas urbanas, donde mu-chas veces coinciden las puntas de demandaeléctrica con los momentos de máxima insola-ción. Una vez instalada, tiene un coste energéti-co de mantenimiento nulo.

La promoción de la energía solar fotovoltai-ca, conjuntamente con las demás fuentes reno-vables, se ha convertido en un objetivo principalpara la UE, no sólo por sus beneficios ambienta-les y económicos, sino también por su gran po-tencial para la generación de empleo. Según da-tos recientes de la Asociación de la IndustriaFotovoltaica (ASIF), en los últimos 4 años la in-dustria solar fotovoltaica ha creado en Españamás de 7.000 puestos de trabajo. En Europa seprevé que en el año 2010 la industria FV genere100.000 empleos, que van desde la fabricaciónde células, paneles solares y equipos de regula-ción y control, hasta la realización de la instala-ción y posterior mantenimiento de la misma,generalmente asumido por la empresa instala-dora. España es el segundo productor europeode células fotovoltaicas, con una producción de44,1 MWe en 2002.

■■ Asociación Europea de la Industria Fotovoltaica. EPIA

www.epia.org■■ Asociación de la Industria Fotovoltaica

(ASIF) www.asif.org ■■ DFS. Deutscher Fachverband Solarenergie

www.dfs.solarfirmen.de■■ Instituto de Energía Solar

www.ies.upm.es ■■ International Solar Server

www.solarserver.com ■■ Mr. Solar www.mrsolar.com ■■ Solar Buildings

www.eren.doe.gov/solarbuildings ■■ World Solar Challenge

www.wsc.org.au

Más información

“Energías Renovables para todos”es una colección elaborada por

Haya Comunicación, editora de la revista“Energías Renovables”

(www.energias-renovables.com), con el patrocinio de Iberdrola.

■■ Dirección de la colección:Luis Merino / Pepa Mosquera

■■ Asesoramiento: Iberdrola. Gonzalo Sáenz de Miera

■■ Diseño y maquetación:Fernando de Miguel

■■ Redacción de este cuaderno:Pep Puig, Marta Jofra.

■■ Impresión: Sacal

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