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Central eléctrica fotovoltaica

El parque solar de Jännersdorf, de 40,5 MW, en Prignitz , Alemania. Una central fotovoltaica , también conocida como parque solar , granja solar o planta de energía solar , es u...

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parque solar
El parque solar de Jännersdorf, de 40,5 MW, en Prignitz , Alemania.

Una central fotovoltaica , también conocida como parque solar , granja solar o planta de energía solar , es un sistema fotovoltaico (sistema FV) a gran escala conectado a la red eléctrica, diseñado para el suministro de energía comercial . Se diferencian de la mayoría de las instalaciones solares en edificios y otras instalaciones solares descentralizadas porque suministran energía a nivel de la red eléctrica , en lugar de a un usuario o usuarios locales. A veces se utiliza el término «energía solar a gran escala» para describir este tipo de proyecto.

Este enfoque difiere de la energía solar concentrada , la otra tecnología principal de generación solar a gran escala, que utiliza calor para impulsar diversos sistemas generadores convencionales. Ambos enfoques tienen sus propias ventajas y desventajas, pero hasta la fecha, por diversas razones, la tecnología fotovoltaica ha tenido un uso mucho más extendido. A partir de 2019, aproximadamente el 97% de la capacidad de energía solar a escala industrial era fotovoltaica. [ 1 ] [ 2 ]

En algunos países, la capacidad nominal de las centrales fotovoltaicas se expresa en megavatios pico (MW p ), que se refiere a la potencia de salida de CC máxima teórica del conjunto solar . En otros países, el fabricante indica la superficie y la eficiencia. Sin embargo, Canadá, Japón, España y Estados Unidos suelen especificar el uso de la potencia de salida nominal más baja convertida en MW CA , una medida más directamente comparable a otras formas de generación de energía. La mayoría de los parques solares se desarrollan a una escala de al menos 1  MW p . En 2018, las centrales fotovoltaicas operativas más grandes del mundo superaban 1 gigavatio . A finales de 2019, había alrededor de 9000 parques solares de más de 4  MW CA (a escala industrial), con una capacidad combinada de más de 220  GW CA. [ 1 ]

La mayoría de las centrales fotovoltaicas a gran escala existentes son propiedad de productores de energía independientes y están operadas por ellos , pero la participación de proyectos comunitarios y de propiedad de empresas de servicios públicos está aumentando. [ 3 ] Anteriormente, casi todas contaban con el apoyo, al menos en parte, de incentivos regulatorios como tarifas de alimentación o créditos fiscales , pero dado que los costos nivelados disminuyeron significativamente en la década de 2010 y se alcanzó la paridad de red en la mayoría de los mercados, los incentivos externos generalmente no son necesarios.

Historia

Serpa Solar Park construido en Portugal en 2006

El primer parque solar de 1 MWp fue construido por Arco Solar en Lugo, cerca de Hesperia, California , a finales de 1982, [ 4 ] seguido en 1984 por una instalación de 5,2 MWp en Carrizo Plain . [ 5 ] Ambos han sido desmantelados desde entonces (aunque una nueva planta, Topaz Solar Farm , se puso en marcha en Carrizo Plain en 2015). [ 6 ] La siguiente etapa siguió a las revisiones de 2004 [ 7 ] a las tarifas de alimentación en Alemania , [ 8 ] cuando se construyó un volumen sustancial de parques solares. [ 8 ]

Desde entonces se han instalado varios cientos de instalaciones de más de 1 MW p en Alemania, de las cuales más de 50 superan los 10 MW p . [ 9 ] Con la introducción de las tarifas de alimentación en 2008, España se convirtió brevemente en el mayor mercado con unos 60 parques solares de más de 10 MW, [ 10 ] pero estos incentivos se han retirado desde entonces. [ 11 ] Estados Unidos, [ 12 ] China, [ 13 ] India, [ 14 ] Francia, [ 15 ] Canadá, [ 16 ] Australia, [ 17 ] e Italia, [ 18 ] entre otros, también se han convertido en mercados importantes como se muestra en la lista de centrales de energía fotovoltaica .

Los sitios más grandes en construcción tienen capacidades de cientos de MW p y algunos de más de 1 GW p . [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]

Ubicación y uso del suelo

Distribución en mosaico de las centrales fotovoltaicas (FV) en el paisaje del sureste de Alemania.

La superficie de terreno necesaria para obtener la potencia deseada varía según la ubicación, [ 22 ] la eficiencia de los paneles solares, [ 23 ] la pendiente del terreno, [ 24 ] y el tipo de montaje utilizado. Los sistemas solares de inclinación fija que utilizan paneles típicos con una eficiencia de aproximadamente el 15 % [ 25 ] en terrenos horizontales, necesitan aproximadamente 1 hectárea (2,5 acres) /MW en los trópicos y esta cifra aumenta a más de 2 hectáreas (4,9 acres) en el norte de Europa. [ 22 ]

Debido a la sombra más larga que proyecta el conjunto cuando se inclina en un ángulo más pronunciado, [ 26 ] esta área suele ser aproximadamente un 10 % mayor para un conjunto de inclinación ajustable o un seguidor de un solo eje, y un 20 % mayor para un seguidor de 2 ejes, [ 27 ] aunque estas cifras variarán dependiendo de la latitud y la topografía. [ 28 ]

Se considera que las mejores ubicaciones para parques solares en términos de uso del suelo son terrenos industriales abandonados , o donde no existe otro uso valioso del suelo. [ 29 ] Incluso en áreas cultivadas, una proporción significativa del sitio de una granja solar también puede dedicarse a otros usos productivos, como el cultivo de cosechas [ 30 ] [ 31 ] o la biodiversidad. [ 32 ] El cambio en el albedo afecta la temperatura local. Un estudio afirma un aumento de la temperatura debido al efecto de isla de calor , [ 33 ] y otro estudio afirma que los alrededores en ecosistemas áridos se vuelven más fríos. [ 34 ]

Agrivoltaica

La agrivoltaica utiliza la misma superficie de tierra tanto para la generación de energía solar fotovoltaica como para la agricultura . Un estudio reciente reveló que el valor de la electricidad generada por energía solar, junto con la producción de cultivos tolerantes a la sombra, generó un aumento de más del 30 % en el valor económico de las explotaciones agrícolas que implementaron sistemas agrivoltaicos en lugar de la agricultura convencional. [ 35 ] Un estudio de 2023 publicado en Sustainability destacó el importante potencial de Canadá para la agrivoltaica, una estrategia de uso dual de la tierra que integra la producción de energía solar con la agricultura. Según el estudio, la instalación de sistemas agrivoltaicos en tan solo el 1 % de las tierras agrícolas de Canadá podría generar entre el 25 % y el 33 % de las necesidades de electricidad del país, dependiendo de la tecnología fotovoltaica utilizada (bifacial vertical frente a seguimiento de un solo eje). Los autores enfatizan que la agrivoltaica representa un enfoque prometedor para ayudar a Canadá a cumplir sus objetivos climáticos, al tiempo que preserva las tierras agrícolas y apoya las economías rurales. Se recomiendan incentivos políticos, investigación técnica y proyectos piloto para ampliar la implementación en todas las provincias. [ 36 ]

vertedero solar

Paneles solares instalados en un vertedero completamente lleno en Rehoboth, Massachusetts.

Un vertedero solar es un vertedero usado que se reutiliza y se convierte en una granja solar . [ 37 ]

Ubicación conjunta

En algunos casos, se desarrollan varias centrales solares con propietarios y contratistas independientes en terrenos adyacentes. [ 38 ] [ 39 ] Esto puede ofrecer la ventaja de que los proyectos compartan los costos y riesgos de la infraestructura, como las conexiones a la red y la aprobación de la planificación. [ 40 ] [ 41 ] Los parques solares también pueden ubicarse junto con parques eólicos. [ 42 ]

A veces, el término «parque solar» se utiliza para describir un conjunto de centrales solares individuales que comparten emplazamientos o infraestructura, [ 40 ] [ 43 ] [ 44 ] y «cluster» se utiliza cuando varias plantas están ubicadas cerca sin compartir recursos. [ 45 ] Algunos ejemplos de parques solares son el Parque Solar Charanka , donde hay 17 proyectos de generación diferentes; Neuhardenberg , [ 46 ] [ 47 ] con once plantas, y el parque solar Golmud con una capacidad total declarada de más de 500  MW. [ 48 ] [ 49 ] Un ejemplo extremo sería llamar a todas las granjas solares del estado de Gujarat , en la India, un único parque solar, el Parque Solar de Gujarat .

Para evitar por completo el uso de la tierra, en 2022 se instaló un parque solar flotante de 5 MW en el embalse de la presa de Alqueva , Portugal, lo que permitió combinar la energía solar y la hidroeléctrica. [ 50 ] Por otra parte, una empresa de ingeniería alemana se comprometió a integrar un parque solar flotante marino con un parque eólico marino para utilizar el espacio oceánico de forma más eficiente. [ 50 ] Los proyectos implican la « hibridación », en la que se combinan diferentes tecnologías de energía renovable en un mismo emplazamiento. [ 50 ]

Granjas solares en el espacio

La primera prueba exitosa en enero de 2024 de una granja solar en el espacio —que recolectaba energía solar de una celda fotovoltaica y la transmitía a la Tierra— constituyó una demostración temprana de viabilidad completada. [ 51 ] Este tipo de instalaciones no están limitadas por la nubosidad ni por el ciclo solar. [ 51 ]

Tecnología

La mayoría de los parques solares son sistemas fotovoltaicos montados en tierra , también conocidos como plantas de energía solar de campo libre. [ 52 ] Pueden tener inclinación fija o utilizar un seguidor solar de un solo eje o de doble eje . [ 53 ] Si bien el seguimiento mejora el rendimiento general, también aumenta el costo de instalación y mantenimiento del sistema. [ 54 ] [ 55 ] Un inversor solar convierte la potencia de salida del conjunto de CC a CA , y la conexión a la red eléctrica se realiza a través de un transformador elevador trifásico de alta tensión, típicamente de 10 kV o superior. [ 56 ] [ 57 ] 

Disposiciones de paneles solares

Los paneles solares son los subsistemas que convierten la luz incidente en energía eléctrica. [ 58 ] Comprenden una multitud de paneles solares , montados sobre estructuras de soporte e interconectados para suministrar una salida de energía a los subsistemas de acondicionamiento de energía electrónica. [ 59 ] La mayoría son sistemas de campo libre que utilizan estructuras montadas en el suelo, [ 52 ] generalmente de uno de los siguientes tipos:

Matrices fijas

Muchos proyectos utilizan estructuras de montaje donde los paneles solares se instalan con una inclinación fija calculada para proporcionar el perfil de producción anual óptimo. [ 53 ] Los paneles normalmente se orientan hacia el Ecuador, con un ángulo de inclinación ligeramente inferior a la latitud del sitio. [ 60 ] En algunos casos, dependiendo de las condiciones climáticas, topográficas o de precios de la electricidad locales, se pueden utilizar diferentes ángulos de inclinación, o los conjuntos pueden desplazarse del eje este-oeste normal para favorecer la producción matutina o vespertina. [ 61 ]

Una variante de este diseño es el uso de conjuntos, cuyo ángulo de inclinación se puede ajustar dos o cuatro veces al año para optimizar la producción estacional. [ 53 ] También requieren una mayor superficie de terreno para reducir el sombreado interno en el ángulo de inclinación invernal más pronunciado. [ 26 ] Dado que el aumento de la producción suele ser de solo unos pocos por ciento, rara vez justifica el mayor costo y la complejidad de este diseño. [ 27 ]

rastreadores de doble eje

El parque solar de Bellpuig, cerca de Lérida, España, utiliza seguidores solares de 2 ejes montados sobre postes.

Para maximizar la intensidad de la radiación directa incidente, los paneles solares deben orientarse perpendicularmente a los rayos del sol. [ 62 ] Para lograr esto, se pueden diseñar conjuntos utilizando seguidores de dos ejes , capaces de seguir al sol en su movimiento diario a través del cielo y a medida que su elevación cambia a lo largo del año. [ 63 ]

Estos conjuntos deben espaciarse para reducir el sombreado entre ellos a medida que el sol se mueve y las orientaciones de los conjuntos cambian, por lo que necesitan más superficie terrestre. [ 64 ] También requieren mecanismos más complejos para mantener la superficie del conjunto en el ángulo requerido. El aumento de la producción puede ser del orden del 30 % [ 65 ] en lugares con altos niveles de radiación directa , pero el aumento es menor en climas templados o aquellos con radiación difusa más significativa , debido a las condiciones nubladas. Por lo tanto, los seguidores de doble eje se utilizan más comúnmente en regiones subtropicales, [ 64 ] y se implementaron por primera vez a escala industrial en la planta de Lugo. [ 4 ]

rastreadores de un solo eje

Un tercer enfoque logra algunos de los beneficios de la función de seguimiento, con una menor penalización en términos de superficie terrestre, capital y costos operativos. Esto implica el seguimiento del sol en una dimensión —en su recorrido diario por el cielo— pero sin ajustarlo a las estaciones. [ 66 ] El ángulo del eje suele ser horizontal, aunque algunos, como el parque solar de la Base de la Fuerza Aérea Nellis, que tiene una inclinación de 20°, [ 67 ] inclinan el eje hacia el ecuador en una orientación norte-sur —en efecto, un híbrido entre seguimiento e inclinación fija. [ 68 ]

Los sistemas de seguimiento de un solo eje están alineados a lo largo de ejes aproximadamente norte-sur. [ 69 ] Algunos utilizan enlaces entre filas para que el mismo actuador pueda ajustar el ángulo de varias filas a la vez. [ 66 ]

Conversión de energía

Los paneles solares producen electricidad de corriente continua (CC), por lo que los parques solares necesitan equipos de conversión [ 59 ] para transformarla en corriente alterna (CA), que es la forma que transmite la red eléctrica. Esta conversión se realiza mediante inversores . Para maximizar su eficiencia, las centrales solares también varían la carga eléctrica , ya sea dentro de los inversores o como unidades separadas. Estos dispositivos mantienen cada cadena de paneles solares cerca de su punto de máxima potencia . [ 70 ]

Existen dos alternativas principales para configurar este equipo de conversión: inversores centralizados y de cadena, [ 71 ] aunque en algunos casos se utilizan inversores individuales o microinversores . [ 72 ] Los inversores individuales permiten optimizar la salida de cada panel, y los inversores múltiples aumentan la fiabilidad al limitar la pérdida de salida cuando falla un inversor. [ 73 ]

Inversores centralizados

El parque solar de Waldpolenz [ 74 ] está dividido en bloques, cada uno con un inversor centralizado.

Estas unidades tienen una capacidad relativamente alta, típicamente del orden de entre 1 MW y 7 MW para las unidades más nuevas (2020), [ 75 ] por lo que condicionan la producción de un bloque sustancial de paneles solares, de hasta quizás 2 hectáreas (4,9 acres) de área. [ 76 ] Los parques solares que utilizan inversores centralizados a menudo se configuran en bloques rectangulares discretos, con el inversor correspondiente en una esquina o en el centro del bloque. [ 77 ] [ 78 ] [ 79 ]

inversores de cadena

Los inversores de cadena tienen una capacidad considerablemente menor que los inversores centrales, del orden de 10  kW hasta 250 kW para los modelos más recientes (2020), [ 75 ] [ 80 ] y condicionan la salida de una sola cadena de paneles solares. Normalmente, se trata de una fila completa o parcial de paneles solares dentro de la planta. Los inversores de cadena pueden mejorar la eficiencia de los parques solares, donde diferentes partes del conjunto experimentan distintos niveles de insolación, por ejemplo, cuando están dispuestos en diferentes orientaciones o muy juntos para minimizar el área del sitio. [ 73 ]

Transformers

Los inversores del sistema suelen proporcionar una salida de potencia a voltajes del orden de 480 V CA hasta 800 V CA. [ 81 ] [ 82 ] Las redes eléctricas operan a voltajes mucho más altos , del orden de decenas o cientos de miles de voltios, [ 83 ] por lo que se incorporan transformadores para suministrar la salida requerida a la red. [ 57 ] Debido al largo plazo de entrega, la granja solar de Long Island optó por mantener un transformador de repuesto en el sitio, ya que una falla del transformador habría mantenido la granja solar fuera de servicio durante un largo período. [ 84 ] Los transformadores suelen tener una vida útil de 25 a 75 años y normalmente no requieren reemplazo durante la vida útil de una central de energía fotovoltaica. [ 85 ]

Rendimiento del sistema

Central eléctrica en el condado de Glynn, Georgia.

El rendimiento de un parque solar depende de las condiciones climáticas, el equipo utilizado y la configuración del sistema. La principal fuente de energía es la irradiancia lumínica global en el plano de los paneles solares, que a su vez es una combinación de la radiación directa y la difusa. [ 86 ] En algunas regiones, la suciedad , es decir, la acumulación de polvo o materia orgánica en los paneles solares que bloquea la luz incidente, constituye un factor de pérdida significativo. [ 87 ]

Un factor determinante clave del rendimiento del sistema es la eficiencia de conversión de los paneles solares, que depende en particular del tipo de célula solar utilizada. [ 88 ]

Habrá pérdidas entre la salida de CC de los paneles solares y la potencia de CA suministrada a la red, debido a una amplia gama de factores como pérdidas por absorción de luz, desajuste, caída de tensión en el cable, eficiencias de conversión y otras pérdidas parásitas . [ 89 ] Se ha desarrollado un parámetro llamado "índice de rendimiento" [ 90 ] para evaluar el valor total de estas pérdidas. El índice de rendimiento proporciona una medida de la potencia de CA de salida suministrada como proporción de la potencia de CC total que los paneles solares deberían poder suministrar en las condiciones climáticas ambientales. En los parques solares modernos, el índice de rendimiento normalmente debería ser superior al 80%. [ 91 ] [ 92 ]

Degradación del sistema

La producción de los primeros sistemas fotovoltaicos disminuyó hasta un 10 % anual, [ 5 ] pero en 2010 la tasa de degradación media era del 0,5 % anual, y los paneles fabricados después del año 2000 presentaban una tasa de degradación significativamente menor, de modo que un sistema perdería solo el 12 % de su rendimiento en 25 años. Un sistema que utilice paneles con una degradación del 4 % anual perderá el 64 % de su producción durante el mismo período. [ 93 ] Muchos fabricantes de paneles ofrecen una garantía de rendimiento, generalmente del 90 % en diez años y del 80 % en 25 años. La producción de todos los paneles suele estar garantizada con una tolerancia de más o menos el 3 % durante el primer año de funcionamiento. [ 94 ]

El negocio del desarrollo de parques solares

El parque solar de Westmill [ 95 ] es la central solar de propiedad comunitaria más grande del mundo [ 96 ].

Las centrales de energía solar se desarrollan para suministrar electricidad comercial a la red como alternativa a otras centrales generadoras renovables, fósiles o nucleares. [ 97 ]

El propietario de la planta es un generador de electricidad. La mayoría de las plantas de energía solar en la actualidad son propiedad de productores independientes de energía (IPP), [ 98 ] aunque algunas son propiedad de empresas de servicios públicos de propiedad de inversores o de la comunidad . [ 99 ]

Algunos de estos productores de energía desarrollan su propia cartera de centrales eléctricas, [ 100 ] pero la mayoría de los parques solares son inicialmente diseñados y construidos por desarrolladores de proyectos especializados. [ 101 ] Por lo general, el desarrollador planificará el proyecto, obtendrá los permisos de planificación y conexión, y gestionará la financiación del capital requerido. [ 102 ] La obra de construcción propiamente dicha se suele contratar a uno o más contratistas de ingeniería, adquisición y construcción (EPC). [ 103 ]

Los principales hitos en el desarrollo de una nueva planta de energía fotovoltaica son: autorización de planificación , [ 104 ] aprobación de la conexión a la red, [ 105 ] cierre financiero , [ 106 ] construcción, [ 107 ] conexión y puesta en marcha. [ 108 ] En cada etapa del proceso, el desarrollador podrá actualizar las estimaciones del rendimiento y los costos previstos de la planta y los retornos financieros que debería poder generar. [ 109 ]

aprobación de planificación

La aceptación de las instalaciones eólicas y solares en la comunidad es mayor entre los demócratas estadounidenses (azul), mientras que la aceptación de las centrales nucleares es mayor entre los republicanos estadounidenses (rojo). [ 110 ]

Las centrales fotovoltaicas ocupan al menos una hectárea por cada megavatio de potencia nominal, [ 111 ] por lo que requieren una superficie considerable; la cual está sujeta a aprobación urbanística. Las probabilidades de obtener el permiso, así como el tiempo, el coste y las condiciones relacionadas, varían según la jurisdicción y la ubicación. Muchas aprobaciones urbanísticas también imponen condiciones sobre el tratamiento del emplazamiento una vez que la central haya sido desmantelada en el futuro. [ 82 ] Habitualmente se lleva a cabo una evaluación profesional de salud, seguridad y medio ambiente durante el diseño de una central fotovoltaica para garantizar que la instalación se diseñe y planifique de conformidad con todas las normativas de salud, seguridad y medio ambiente .

Conexión a la red

La disponibilidad, la ubicación y la capacidad de la conexión a la red son consideraciones importantes en la planificación de un nuevo parque solar y pueden contribuir significativamente al costo. [ 112 ]

La mayoría de las estaciones se ubican a pocos kilómetros de un punto de conexión a la red eléctrica adecuado. Esta red debe ser capaz de absorber la producción del parque solar cuando opera a su máxima capacidad. El promotor del proyecto normalmente tendrá que asumir el coste de proporcionar las líneas eléctricas hasta este punto y realizar la conexión; además, a menudo, de cualquier coste asociado con la mejora de la red para que pueda soportar la producción de la planta. [ 113 ] Por lo tanto, a veces se construyen centrales solares en emplazamientos de antiguas centrales térmicas de carbón para reutilizar la infraestructura existente. [ 114 ]

Operación y mantenimiento

Una vez que el parque solar ha entrado en funcionamiento, el propietario suele suscribir un contrato con una contraparte adecuada para que se encargue de la operación y el mantenimiento (O&M). [ 115 ] En muchos casos, esto puede ser realizado por el contratista EPC original. [ 116 ]

Los sistemas de estado sólido de las plantas solares requieren un mantenimiento mínimo, en comparación con la maquinaria rotativa. [ 117 ] Un aspecto importante del contrato de O&M será el monitoreo continuo del rendimiento de la planta y todos sus subsistemas primarios, [ 118 ] que normalmente se lleva a cabo de forma remota. [ 119 ] Esto permite comparar el rendimiento con la producción prevista bajo las condiciones climáticas reales. [ 106 ] También proporciona datos para permitir la programación tanto del mantenimiento correctivo como del preventivo. [ 120 ] Un pequeño número de grandes parques solares utilizan un inversor separado [ 121 ] [ 122 ] o un maximizador [ 123 ] para cada panel solar, que proporcionan datos de rendimiento individuales que se pueden monitorear. Para otros parques solares, se utiliza la termografía para identificar los paneles que no funcionan correctamente para su reemplazo. [ 124 ]

Suministro de energía

Los ingresos de un parque solar provienen de la venta de electricidad a la red, por lo que su producción se mide en tiempo real y se proporcionan lecturas de su producción de energía, generalmente cada media hora, para el equilibrio y la liquidación dentro del mercado eléctrico. [ 125 ]

Los ingresos se ven afectados por la fiabilidad de los equipos dentro de la planta y también por la disponibilidad de la red eléctrica a la que exporta. [ 126 ] Algunos contratos de conexión permiten al operador del sistema de transmisión limitar la producción de un parque solar, por ejemplo , en momentos de baja demanda o alta disponibilidad de otros generadores. [ 127 ] Algunos países establecen disposiciones legales para el acceso prioritario a la red [ 128 ] para los generadores de energías renovables, como la Directiva Europea de Energías Renovables . [ 129 ]

Economía y finanzas

En los últimos años, la tecnología fotovoltaica ha mejorado su eficiencia en la generación de electricidad , ha reducido el coste de instalación por vatio y su tiempo de recuperación energética (EPBT). Ha alcanzado la paridad de red en la mayor parte del mundo y se ha convertido en una fuente de energía convencional. [ 130 ] [ 131 ] [ 132 ]

Cuando los costos de la energía solar alcanzaron la paridad con la red eléctrica, los sistemas fotovoltaicos pudieron ofrecer energía de forma competitiva en el mercado energético. Los subsidios e incentivos, necesarios para estimular el mercado inicial como se detalla más adelante, fueron reemplazados progresivamente por subastas [ 133 ] y licitaciones competitivas, lo que condujo a mayores reducciones de precios.

Costes energéticos competitivos de la energía solar a gran escala.

La creciente competitividad de la energía solar a gran escala se hizo más evidente a medida que los países y las empresas de servicios energéticos introdujeron subastas [ 134 ] para nueva capacidad de generación. Algunas subastas están reservadas para proyectos solares, [ 135 ] mientras que otras están abiertas a una gama más amplia de fuentes. [ 136 ]

Los precios revelados por estas subastas y licitaciones han dado lugar a precios altamente competitivos en muchas regiones. Entre los precios citados se encuentran:

paridad de red

Las centrales de energía solar se han abaratado progresivamente en los últimos años, y se prevé que esta tendencia continúe. [ 144 ] Mientras tanto, la generación de electricidad tradicional se está encareciendo progresivamente. [ 145 ] Estas tendencias llevaron a un punto de inflexión en el que el coste nivelado de la energía procedente de los parques solares, históricamente más caro, igualó o superó el coste de la generación de electricidad tradicional. [ 146 ] Este punto depende de la ubicación y otros factores, y se conoce comúnmente como paridad de red. [ 147 ]

Para las centrales solares comerciales, donde la electricidad se vende a la red de transmisión eléctrica, el costo nivelado de la energía solar deberá coincidir con el precio mayorista de la electricidad. Este punto se conoce a veces como «paridad de red mayorista» o «paridad de barra colectora». [ 148 ]

Los precios de los sistemas fotovoltaicos instalados muestran variaciones regionales, más que las células y paneles solares, que tienden a ser productos básicos globales. La AIE explica estas discrepancias debido a las diferencias en los "costos indirectos", que incluyen la captación de clientes, los permisos, la inspección y la interconexión, la mano de obra de instalación y los costos de financiación. [ 149 ]

Mecanismos de incentivos

En los años previos a que se alcanzara la paridad de red en muchas partes del mundo, las centrales de generación solar necesitaban algún tipo de incentivo financiero para competir por el suministro de electricidad. [ 150 ] Muchos países utilizaron dichos incentivos para apoyar el despliegue de centrales de energía solar. [ 151 ]

Tarifas de alimentación

Las tarifas de alimentación son precios designados que las compañías de servicios públicos deben pagar por cada kilovatio-hora de electricidad renovable producida por generadores calificados e inyectada a la red. [ 152 ] Estas tarifas normalmente representan una prima sobre los precios mayoristas de la electricidad y ofrecen un flujo de ingresos garantizado para ayudar al productor de energía a financiar el proyecto. [ 153 ]

Estándares de cartera de energías renovables y obligaciones de los proveedores

Estas normas obligan a las empresas de servicios públicos a obtener una proporción de su electricidad de generadores renovables. [ 154 ] En la mayoría de los casos, no prescriben qué tecnología debe utilizarse y la empresa de servicios públicos tiene libertad para seleccionar las fuentes renovables más apropiadas. [ 155 ]

Hay algunas excepciones en las que a las tecnologías solares se les asigna una proporción del RPS en lo que a veces se denomina "reserva solar". [ 156 ]

Garantías de préstamos y otros incentivos de capital

Algunos países y estados adoptan incentivos financieros menos específicos, disponibles para una amplia gama de inversiones en infraestructura, como el esquema de garantía de préstamos del Departamento de Energía de EE. UU., [ 157 ] que estimuló una serie de inversiones en la planta de energía solar en 2010 y 2011. [ 158 ]

Créditos fiscales y otros incentivos fiscales

Otra forma de incentivo indirecto que se ha utilizado para estimular la inversión en centrales solares fueron los créditos fiscales disponibles para los inversores. En algunos casos, los créditos estaban vinculados a la energía producida por las instalaciones, como los Créditos Fiscales a la Producción. [ 159 ] En otros casos, los créditos estaban relacionados con la inversión de capital, como los Créditos Fiscales a la Inversión . [ 160 ]

Programas internacionales, nacionales y regionales

Además de los incentivos comerciales del libre mercado, algunos países y regiones cuentan con programas específicos para apoyar el despliegue de instalaciones de energía solar.

La Directiva de Energías Renovables de la Unión Europea [ 161 ] establece objetivos para aumentar los niveles de despliegue de energías renovables en todos los Estados miembros. Cada uno de ellos debe elaborar un Plan de Acción Nacional de Energías Renovables que muestre cómo se alcanzarían estos objetivos, y muchos de estos planes incluyen medidas de apoyo específicas para el despliegue de energía solar. [ 162 ] La directiva también permite a los Estados desarrollar proyectos fuera de sus fronteras nacionales, lo que puede dar lugar a programas bilaterales como el proyecto Helios. [ 163 ]

El Mecanismo de Desarrollo Limpio [ 164 ] de la CMNUCC es un programa internacional en virtud del cual se puede apoyar a las centrales de generación solar en determinados países que cumplen los requisitos. [ 165 ]

Además, muchos otros países cuentan con programas específicos para el desarrollo de la energía solar. Algunos ejemplos son el JNNSM de la India , [ 166 ] el Programa Emblemático de Australia , [ 167 ] y proyectos similares en Sudáfrica [ 168 ] e Israel . [ 169 ]

Desempeño financiero

El desempeño financiero de la planta de energía solar es una función de sus ingresos y sus costos. [ 27 ]

La producción eléctrica de un parque solar estará relacionada con la radiación solar, la capacidad de la planta y su índice de rendimiento. [ 90 ] Los ingresos derivados de esta producción eléctrica provendrán principalmente de la venta de la electricidad, [ 170 ] y de cualquier pago de incentivos, como los de las tarifas de alimentación u otros mecanismos de apoyo. [ 171 ]

Los precios de la electricidad pueden variar en diferentes momentos del día, resultando en un precio más alto en momentos de alta demanda. [ 172 ] Esto puede influir en el diseño de la planta para aumentar su producción en esos momentos. [ 173 ]

Los costos dominantes de las centrales de energía solar son el costo de capital y, por lo tanto, cualquier financiamiento y depreciación asociados . [ 174 ] Aunque los costos operativos suelen ser relativamente bajos, especialmente porque no se requiere combustible, [ 117 ] la mayoría de los operadores querrán asegurarse de que haya una cobertura adecuada de operación y mantenimiento [ 118 ] disponible para maximizar la disponibilidad de la planta y, por lo tanto, optimizar la relación ingresos/costos. [ 175 ]

Geografía

Los primeros lugares en alcanzar la paridad de red fueron aquellos con altos precios de electricidad tradicional y altos niveles de radiación solar. [ 22 ] Se espera que la distribución mundial de parques solares cambie a medida que diferentes regiones alcancen la paridad de red. [ 176 ] Esta transición también incluye un cambio de plantas en tejados a plantas a escala industrial, ya que el enfoque del nuevo despliegue fotovoltaico ha cambiado de Europa a los mercados del Cinturón del Sol, donde se favorecen los sistemas fotovoltaicos montados en tierra. [ 177 ] : 43

Debido al contexto económico, los sistemas a gran escala se distribuyen actualmente donde los regímenes de apoyo han sido más consistentes o más ventajosos. [ 178 ] La capacidad total de las plantas fotovoltaicas mundiales superiores a 4 MW CA fue estimada por Wiki-Solar en aproximadamente 220 GW en aproximadamente 9000 instalaciones a finales de 2019 [ 1 ] y representa alrededor del 35 por ciento de la capacidad fotovoltaica global estimada de 633  GW , frente al 25 por ciento en 2014. [ 179 ] [ 177 ]A continuación se analizan individualmente las actividades en los mercados clave.

Porcelana

En 2013, China superó a Alemania como la nación con mayor capacidad solar a escala industrial. [ 180 ] Gran parte de esto ha sido apoyado por el Mecanismo de Desarrollo Limpio . [ 181 ] La distribución de las centrales eléctricas en todo el país es bastante amplia, con la mayor concentración en el desierto de Gobi [ 13 ] y conectadas a la Red Eléctrica del Noroeste de China. [ 182 ]

Alemania

La primera planta multi-megavatios en Europa fue el proyecto de propiedad comunitaria de 4,2 MW en Hemau, puesto en marcha en 2003. [ 183 ]

Pero fueron las revisiones de las tarifas de alimentación alemanas en 2004, [ 7 ] las que dieron el mayor impulso al establecimiento de centrales solares a escala industrial. [ 184 ]

El primero en completarse bajo este programa fue el parque solar Leipziger Land desarrollado por Geosol. [ 185 ] Se construyeron varias docenas de plantas entre 2004 y 2011, varias de las cuales eran en ese momento las más grandes del mundo . La EEG , la ley que establece las tarifas de alimentación en Alemania, proporciona la base legislativa no solo para los niveles de compensación, sino también para otros factores regulatorios, como el acceso prioritario a la red. [ 128 ] La ley fue enmendada en 2010 para restringir el uso de tierras agrícolas, [ 186 ] desde entonces la mayoría de los parques solares se han construido en los llamados "terrenos de desarrollo", como antiguos emplazamientos militares. [ 46 ] En parte por esta razón, la distribución geográfica de las centrales de energía fotovoltaica en Alemania [ 9 ] está sesgada hacia la antigua Alemania Oriental . [ 187 ] [ 188 ]

India

El parque solar de Bhadla es el parque solar más grande del mundo y está ubicado en la India.

India se ha posicionado como una de las naciones líderes en la instalación de capacidad solar a gran escala. El Parque Solar Charanka en Gujarat se inauguró oficialmente en abril de 2012 [ 189 ] y en ese momento era el mayor conjunto de plantas de energía solar del mundo.

Geográficamente, los estados con mayor capacidad instalada son Telangana , Rajasthan y Andhra Pradesh, con más de 2 GW de capacidad instalada de energía solar cada uno. [ 190 ] Rajasthan y Gujarat comparten el desierto de Thar , junto con Pakistán. En mayo de 2018, el Parque Solar Pavagada entró en funcionamiento y tenía una capacidad de producción de 2 GW. A febrero de 2020, es el parque solar más grande del mundo. [ 191 ] [ 192 ] [ 193 ] En septiembre de 2018, Acme Solar anunció que había puesto en marcha la planta de energía solar más barata de la India, el parque de energía solar Rajasthan Bhadla de 200 MW . [ 194 ]

Italia

Italia cuenta con un gran número de centrales de energía fotovoltaica, la mayor de las cuales es el proyecto Montalto di Castro de 84 MW . [ 195 ]

Jordán

A finales de 2017, se informó que se habían completado más de 732 MW de proyectos de energía solar, que contribuían al 7% de la electricidad de Jordania. [ 196 ] Después de haber fijado inicialmente el porcentaje de energía renovable que Jordania aspiraba a generar para 2020 en un 10%, el gobierno anunció en 2018 que buscaba superar esa cifra y aspirar al 20%. [ 197 ]

España

La mayor parte del despliegue de centrales de energía solar en España hasta la fecha se produjo durante el auge del mercado de 2007-2008. [ 198 ] Las estaciones están bien distribuidas por todo el país, con cierta concentración en Extremadura , Castilla-La Mancha y Murcia . [ 10 ]

Estados Unidos

Ubicaciones de instalaciones solares fotovoltaicas con una capacidad de corriente continua de 1 megavatio o más [ 199 ]

Si bien históricamente el despliegue de centrales fotovoltaicas en EE. UU. se había concentrado principalmente en los estados del suroeste, [ 12 ] las iniciativas para aumentar la energía renovable han propiciado la construcción de proyectos en todo el país, con grandes concentraciones instaladas también en la costa este. [ 200 ] Los Estándares de Cartera Renovable en California [ 201 ] y los estados vecinos [ 202 ] [ 203 ] ofrecen un incentivo particular. Los proyectos solares residenciales también han aumentado significativamente en popularidad debido a la introducción de políticas implementadas por los estados. [ 204 ]

Parques solares destacados

Los siguientes parques solares fueron, en el momento de su puesta en funcionamiento, los más grandes del mundo o de su continente, o destacan por las razones expuestas:

Véase también

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