jueves, abril 15, 2010

La fotovoltaica genera electricidad incluso cuando llueve

… y una comparativa de ventajas y desventajas con la termosolar. He estado estos días en una planta con bastante mal tiempo todos los días. Lamentablemente la fotovoltaica está teniendo una inmerecida prensa. Incluso últimamente mucha gente me ha dicho “la termosolar sirve, la fotovoltaica no”. Así que me he propuesto en este artículo enumerar las ventajas y desventajas de ambas tecnologías.

Justo he andado esta semana entre la planta de Heegwald y la de Tauberland, ambas construidas por Relatio. A pesar que estos días se ha podido oír insistentemente que las plantas fotovoltaicas no generan electricidad cuando llueve esto es falso. La verdad es que una planta solar genera todos los días a no ser que las luces de la calle se enciendan durante todo el día. Es decir que esté claramente oscuro. Esta semana he podido ver como una planta de 549kWp, con módulos SunPower e inversor Refu, con una potencia nominal de 500kW, generaba con 550W/m2 de radiación solar 500kW. O como con lluvia y 250-300W/m2 generaba entre 100 y 150kW de potencia. Esta es una de las grandes ventajas de la tecnología fotovoltaica frente a otras tecnologías solares. Es la única capaz de funcionar con radiación difusa y radiación directa. Justamente por eso Alemania es el país del mundo con más plantas fotovoltaicas instaladas y, a pesar de eso, nunca tendrá una central termosolar.

 Heegwald, Suavia (Alemania) hoy a las 11h47. 250W/m2 y lluvia fina. Paneles SunPower. Construída por Relatio

En ese mismo momento, esta es la potencia de salida que teníamos sobre 500kW nominales

Antes debemos recordar que es radiación directa y radiación difusa. Así como los distintos tipos de tecnologías solares. Hay que decir, como siempre, que cualquiera que tenga conocimientos de datos de hace dos años sobre renovables, debe olvidarse. La tecnología renovable, especialmente en solar, avanza a velocidades de auténtico vértigo. Lo que hoy es lo más moderno en seis meses va a ser antiguo.


Ventajas de la tecnología fotovoltaica sobre la termosolar

Coste de la electricidad. Actualmente en España la prima para grandes instalaciones termosolares es la misma que para la fotovoltaica. A pesar de ello la fotovoltaica reduce su prima un 16% anual de manera automática, más una bajada adicional que se producirá en breve. Mientras que todas las plantas termosolares conectadas hasta 2013 cobrarán la misma prima.

Potencial de reducción de costes. La fotovoltaica tiene un potencial de reducción de costes muy importante. En la fotovoltaica el principal coste es el módulo fotovoltaico y en este las células fotovoltaicas. Esta tecnología ha demostrado un potencial de reducción de precios impresionante y nada impide que siga bajando ya que el material con que se fabrican las células, el silicio, es abundante y barato y la economía de escala puede incrementar en mucho la reducción de costes. Gran cantidad del material de la termosolar no tiene potencial de reducción de costes. En una termosolar de torre central por mucho que avance la tecnología los costes de los espejos con sus seguidores así como estos será prácticamente el mismo porque se trata simplemente de metal. En una termosolar cilindro-parabólica hay kilómetros de espejos y sistemas de seguimiento de un eje que seguirán ahí avance o no la tecnología. Los sistemas de turbinas de generación son sistemas estándar muy probados y con poco potencial de reducción de costes. Con esto no queremos decir que la termosolar no seguirá bajando en costes, sino que es predecible que lo haga mucho menos que la fotovoltaica.

La fotovoltaica genera con nubes. Las tecnologías de concentración, esto es la termosolar y la fotovoltaica de concentración, solo son capaces de convertir en electricidad la radiación directa. Esto significa que en un día nuboso, incluso con nubes tenues, las tecnologías de concentración no son capaces de generar electricidad. La fotovoltaica es capaz de convertir en electricidad tanto la radiación directa, como la difusa. Esto permite que, si bien a potencias inferiores, la fotovoltaica siga generando electricidad en días nubosos e incluso con lluvia ligera.

La fotovoltaica es escalable. Es posible una instalación desde 100W hasta cientos y quizás algún día miles de megavatios. Por tanto cualquier usuario particular puede disfrutar de las ventajas de la tecnología solar en su domicilio. Pero por el otro lado el aumento de tamaño hasta el virtual infinito no lleva asociado un incremento de complejidad. Obviamente esto no es posible con la termosolar.

Mantenimiento simple. La fotovoltaica es una tecnología muy simple y el método de generación eléctrica (convencional o renovable) con menos costes de mantenimiento. Esto es debido a que la fotovoltaica es el único método de generación eléctrica 100% electrónico y libre de mecánica. Tampoco hay fluidos a alta temperatura y presión, con lo cual el mantenimiento es prácticamente nulo y sin coste. Lo cual permite algo que no permite ninguna otra tecnología de generación: la mayor parte de plantas fotovoltaicas funcionan sin ningún tipo de personal en la planta. Esta es monitorizada remotamente y solo se va a la planta cuando hay se detecta un problema. Esto con el resto de tecnologías, incluida la termosolar, no es posible. Es necesario un mantenimiento constante, tanto preventivo, como correctivo. Hay mucha mecánica, con máquinas que requieren reparaciones y engrases habituales.

No necesita agua. La termosolar actualmente necesita agua para su refrigeración. Algunas de las nuevas termosolares del futuro van a usar un nuevo sistema de refrigeración por aire, pero esto va a incrementar ligeramente el coste de su electricidad.

Desarrollo tecnológico. La fotovoltaica es una tecnología mucho más desarrollada técnicamente y con muchos más años de vida que la termosolar.


Ventajas de la termosolar

Eficiencia. La termosolar es más eficiente que la fotovoltaica, esto significa que con algo menos de superficie podemos tener una planta de igual potencia. O dicho de otra manera, que a igual superficie se puede tener una planta más potente.
Acumulación de energía. Sin duda la ventaja por excelencia frente a la fotovoltaica. La energía termosolar se puede almacenar en tanques de sales fundidas para su utilización posterior. Esto permite a las plantas termosolares ser totalmente gestionables, es decir, programar arranques y paradas, así como generar día y noche, si es que se ha acumulado potencia suficiente durante el día. La acumulación incrementa de manera notable los gastos de capital pero puede llegar incluso a reducir el coste de la electricidad, en función de la radiación solar, debido al incremento de capacidad de generación.
Capacidad de hibridación. La turbina de la central termosolar puede ser alimentada con el calor procedente del sol o de otras fuentes, como por ejemplo gas o biomasa. Esto también permite la gestionabilidad de la planta, aunque en el caso de usar combustibles fósiles podríamos decir que es una planta “medio renovable”.

19 comentarios:

  1. Yo creo que las luchas entre renovables sobran, porque realmente la LUCHA de verdad es entre las renovables y las no renovables.

    Por cierto: La termosolar tambien es escalable. Aqui tienes mis concentradores cilindro-parabolicos caseros que me hice hace 3 años y me dan el agua caliente y algo de calefaccion en invierno:

    http://www.sinpetroleo.org/parabola.htm

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    PD: Comparte tu enchufe en alargador.org

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  2. Alejandro, no es lucha, es ver cuál conviene más. Xabier, enhorabuena por la entrada, tiene información muy valiosa que no conocía.

    Yo lo que digo es que la fotovoltaica no es apropiada para colocar en campos por sus desventajas frente a las termosolares: - Menor potenci y no se puede almacenar.

    Pero deben promover mucho más su uso a pequeña escala; si todos los edificios, en vez de tejas, tuvieran paneles solares, el 20% de las necesidades diarias estarían cubiertas.
    A eso le añades las termosolares, la eólica (en tierra y mar) y la hidráulica, y tendríamos un mix eléctrico 100% renovable.
    Y que dejen la biomasa para la calefacción (aparte de que hay que mejorar el aislamiento en los edificios).
    Estas son las únicas opciones que tenemos en 100 años, cuando todo lo no renovable esté agotado.

    Saludos.

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  3. Alejandro, no se trata de lucha. Estoy en contra de ellas. Se trata de diseñar un mix energético que tenga cuanta más renovable mejor. Y para ello hay que conocer las ventajas y desventajas de cada tecnología. ¿Porque no solo promocionamos la eólica? ¿Porque se promociona la solar?

    Pues porque la eólica tiene ventajass y desventajas, la solar FV también y la termosolar también. Del conocimiento de las ventajas y desventajas saldrá el mix ideal.

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  4. "Es decir que esté claramente oscuro."

    ¿Que significa claramente oscuro?

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  5. Exacto, el mix es la solucion, y comparar unas con otras es correcto, porque cada energia tiene sus pros y sus contras, como todo en esta vida...

    Pero parece que el articulo va en la línea de decir que una es mejor que otra, y eso es un poco lo que criticaba, aparte de que no es cierto que la termosolar no sea escalable y tampoco entiendo porque la fotovoltaica "no se puede almacenar".

    Será la que se inyecta a la red, porque la de la gente que la obtiene para consumo propio, ya lo creo que se almacena y bastante eficientemente por cierto.

    Y esa gente no sale en la gráfica de REE.

    Yo creo que es un error impedir por ley que la electricidad se pueda guardar en baterias. Que por cierto tambien son escalables, pero claro en un "mercado libre" en el que lo nuclear y lo fosil no nos lo quitamos ni jartos de wine, entiendo que almacenar sea una herejia (ademas de una posible fuente de chanchullos, claro está).

    Si cada casa tuviera una bateria de 1 kwh (que vale 100 euros) y un inversor de 1.5 Kw (que vale 500 mas),
    el consumidor podria obtener la electricidad totalmente gratis en las horas valle. O por lo
    menos un alto porcentaje. Y se aprovecharia mucho
    mejor la eolica, que actualmente sobra. La inversion
    particular se amortizaria en unos 8 meses, y solo
    habria que cambiar la bateria cada 3 años...

    Ese es el problema economico: Sobra eolica desde un
    punto de vista economico, o hace sobrar a las sucias...

    ¿Que es lo que queremos?... ¿Que es lo que hacemos?...
    ¿Que es lo que sembramos?

    Pues eso obtendremos...

    internete
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    PD: Sumate a la resistencia. Comparte tu enchufe para cargar VEs en alargador.org

    (Y si quieres compartirlo para mas cosas, mejor...)

    (Y usa mas la calculadora, y menos la TDT...)

    Son dos consejos totalmente gratuitos.
    Oferta solo válida para gente sensata.

    Es decir: Gente que no solo piensa en una cosa.

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  6. Por cierto, para generar electricidad a partir de la
    lluvia, mirad el "Generador Kelvin":

    http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_/elecmagnet/campo_electrico/kelvin/kelvin.htm

    internete
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    PD: A lo mejor se trata de poner no uno sino dos canalones para recoger la lluvia y generar algo
    de electricidad. ¡El problema es que es de alto
    voltaje, en continua y sin saber el signo de antemano!

    (Pero la cantidad no es en absoluto despreciable...)

    (El problema del signo se puede resolver con una
    pequeña bateria en paralelo, que no se consumiría...)

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  7. "Claramente oscuro", te ha salido paradójico, Xavier.

    Me imagino que habrá un límite de lumen al cual se ponga en marcha el transporte electrónico de las células, no? Y supongo que depende de cada fabricante, será menor o mayor. Esta tecnología sigue avanzando de forma increíble.

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  8. Pablo, bueno, nosotros solemos medir la radiación solar en W/m2m, es decir, en la energía que nos hace llegar el sol.

    Menos de 200W/m2 se genera casi nada y a menos de 100-150W/m2 se para todo.

    Un día claro y sin nubles tenemos entre 1.000 y 1.150W/m2.

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  9. Xabier no es que dude de tu palabra, pero me parecen muchos 1000 w/m2 en el suelo. La constante solar
    (radiacion que llega a la parte alta de la atmosfera)
    es de 1350 w/m2 creo recordar...

    ¿Tan poco se pierde al atravesar la atmosfera?

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    PD: ¿Como lo medis, con un fotometro de visible?...
    ¿Con un LDR?.. ¿o una celula fotoelectrica?...

    Cada aparato de medida tiene su curva espectral concreta, y me resulta dificil entender que las medidas sean fiables con luz natural y no de laboratorio...

    Segun creo los modulos se prueban en laboratorio con luz blanca (de bombilla incandescente) a 1000 w/m2,
    pero esto y lo natural, no tienen nada que ver...

    La mayoria de la literatura afirma que un dia soleado, y sin nubes, se pierde la mitad en la atmosfera, lo que nos dejaria unos 700 w/m2 en el suelo...

    Eso si, estoy de acuerdo en que el unico dispositivo que aprovecha la radiacion difusa son los modulos fotovoltaicos. Y segun la literatura esto es por lo menos el 20% de la radiacion que llega al suelo.

    Pero ni en este caso, suponiendo que la atmosfera convierte directa en difusa, tendriamos los numeros
    que tu dices: 50+20=70%

    0.7 * 1350 = 945 w/m2

    En fin, esto no son matematicas, sino puro azar...

    Demasiado complicado...

    PD2: ¿Alguien sabe de algun producto comercial que sean "celulas fotovoltaicas de silicio amorfo en tiras
    de 1 cm de ancho, para pegar en el tubo focal de un concentrador cilindroparabolico casero?, porque el silicio amorfo es muy barato, y rinde bien a altas temperaturas...

    ¡Agua caliente y electricidad solares en un solo aparato!

    Lo que sobra en calor, para calentar el agua. Lo que
    se lleva el agua, refrigera la celula...

    NO PATENTABLE...

    http://www.sinpetroleo.org/nopatente.htm

    PD3: Si los poderosos quieren cargarse la fotovoltaica (cosa que no descarto) tienen otros procedimientos:

    http://www.alargador.org/noticias.inicio?#NOT000220

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  10. http://video.google.com/videoplay?docid=7298106444882045262#

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  11. Alejandro, yo tengo dos dispositivos de medición. Uno es el Piranómetro que uso en un analizador de potencia para plantas solares, y la célula calibrada de un caracterizador de módulos solares fotovoltaicos. En ambos he llegado a tener esas mediciones.

    Es más, las he visto en el Centro de Apoyo Tecnológico de la Universidad Juan Carlos I de Madrid, que tienen un medidor de radiación directa, difusa y global de primer nivel, que además calibran regularmente con el del CIEMAT.

    Creo que los datos que te doy son correctos. Más de 1.100W/m2 es raro, pero medidas entre 1.000W/m2 y 1.100W/m2 son muy habituales especialmente en verano.

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  12. Los valores están bien. Sin embargo, no hay que confundir valores promedio globales, con valores reales en un punto dado.

    De hecho, esos 1360 W/m2 hay que dividirlos entre 4, que corresponde a la sección radiada en un momento dado por el Sol. Es decir, unos 340 W/m2 de promedio.

    Pero son valores promedio. Es como hablar de temperatura. La global es de 15 ºC aproximadamente. En Córdoba, la media anual es de unoa 19 ºC, y la media de las máximas anuales de 25 ºC. Mucha diferencia con respecto a esos 15 ºC originales.

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  13. Aqui tenéis un ejemplo de la radiación incidente. Pinchad en "Radiación".

    http://www.meteoclimatic.com/?screen_width=1024

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  14. Un pirometro es un aparato para medir temperaturas muy altas.

    El procedimiento es como sigue: Un cuerpo muy caliente emite radiacion visible (por ejemplo una brasa incandescente, o el filamento de una bombilla). La radiacion tiene varias frecuencias (colores), y en distintas frecuencias emite mas o emite menos.

    La distribucion de energia emitida en distintas frecuencias tiene forma de campana, con un maximo a determinado color (frecuencia).

    En el caso de un filamento incandescente de una bombilla, la corriente electrica que circula por el determina su temperatura y su frecuencia (color) de maxima emision segun formulas faciles (ley de wein, creo recordar), de forma que midiendo los amperios que circulan por el filamento, sabemos a que temperatura está.

    Si ponemos el filamento al trasluz sobre otra fuente de luz visible, podemos ajustar el color del filamento (haciendo pasar por el mas o menos corriente) para hacerlo coincidir exactamente con el de la otra fuente, en ese momento la silueta del filamento sobre el fondo de la otra fuente se confunden y mirando el amperimetro sabemos a que temperatura estan el filamento y la fuente.

    El pirometro sirve por tanto, para medir temperaturas muy altas (de 600ºC para arriba) con precision de +-10ºC, de objetos que emiten en visible, sin tocarlos.

    Un piranometro no se que es.

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    PD: Si el piranometro es un pirometro, entonces no mide mas que la temperatura del sol, que ya se sabe que es de 5900 ºC. De esta temperatura por la ley de Steffan Boltzman sabemos la energia que emite (porque conocemos su superficie) y asi calculamos los 1360 w/m2 que llegan a la parte alta de la atmosfera de la tierra (dividiendo toda la emision del sol por el angulo solido que subtiende la tierra vista desde el sol).

    Tengo amigos que trabajan en el Ciemat, y me parece muy bien que haya fotometros patron de referencia, pero me interesa mas conocer la manera de medir, que pensar en la autoridad que dice que lo mide.

    Por otro lado, las celulas fotovoltaicas no tienen el mismo rendimiento a diferentes frecuencias, y diferentes celulas tienen rendimientos diferentes a diferentes frecuencias.

    Total, que todo es un poco complicado, y por eso te preguntaba como conche lo medis.

    Si me dices: "Tengo un aparato con un display que lo pones al sol y en el display te dice los w/m2 directamente" pues me quedo contento, aunque no se
    como se llama ese aparato ni como funciona, pero no dudo de que quien lo fabricó tendra un minimo de rigor...

    E insisto: No son lo mismo w/m2 de infrarojo (por ejemplo un cuerpo humano emite unos 520 w/m2 en infrarojo, por el simple hecho de estar a 37ºC), que
    w/m2 en visible... ¡Imagina un foco de 500 watios pero que ocupa todo un metro cuadrado!

    En fin, que es una sorpresa para mi pensar en que llegan 1000 w/m2 al suelo asi, porque si...

    Pensaba que era bastante menos... ¡Siempre habia creido que la atmosfera se llevaba la mitad por el camino, pero debe ser que hay dias en que no...!

    Lo que si tengo calculado es lo que llega de forma "constante": unos 100 w/m2 en media a lo largo de los 365 dias que tiene el año, en cada una de sus 24 horas...

    http://www.sinpetroleo.org/solar.htm

    Aunque esto los que os dedicais al tema fotovoltaico, lo tendreis medido, mas que "estimado a ojo razonado"...

    (Porque conoceis el rendimiento de las celulas, y teneis historiales de produccion a lo largo de varios años, y solo hay que hacer la media... Tantos kwh en tantas horas... tanto de media, incluyendo las noches)

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  15. Hola Xavier,

    Como es mi primer comentario quería darte la enhorabuena por el blog y el "trabajo" que haces con tus entradas.

    La verdad es que te he "descubierto" recientemente e igual me adelanto con la petición pero voy a probar. Dado que te gusta bastante los análisis te recomiendo que los enriquezcas con enlaces cuando hagas afirmaciones (esto va también para los "comentaristas"). De esta forma es más fácil debatir y nos enriquecemos más las dos partes ya que si no la cosa me suena a "esto es así porque yo lo valgo".

    Un saludo,

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  16. Alejandro, aquí puedes ver lo que es un Piranometro: http://en.wikipedia.org/wiki/Pyranometer que obviamente no tiene nada que ver con un pirómetro.

    Es un aparato bastante común, por ejemplo, en meteorología.

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  17. Gracias Xavier, no tenia ni idea de la existencia de este tipo de aparatos... ¡Piranómetros!

    Parece que se basan en el efecto termoelectrico de un par metalico (o una pila de pares metalicos termoelectricos), con una campana (filtro quasitransparente para el rango solar) que evita la transmision por convecccion...

    Una buena medida de la radiacion, no obstante, (y muy sencilla de construir), es la cubeta de evaporacion, aunque no discrima horarios y solo obtiene la integral del dia completo.

    Tiene el inconveniente de que requiere atencion diaria (comprobar cuanto agua se evaporó y rellenarla), aunque supongo que con un medidor de nivel, una electrovalvula conectada a la red de abastecimiento de
    agua, un mini-PC y un router inalambrico, permitiría la telemetria automatizada y constante.

    internete
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    PD: ¿Habeis detectado el oscurecimiento de estos dias debido a la nube de cenizas del volcan de Finlandia?

    Supongo que es dificil de detectar, a no ser que tengas un volumen de datos historicos tremebundo para comparar...

    http://www.tu.tv/videos/oscurecimiento-global

    http://www.alargador.org/noticias.inicio?#NOT000220

    ¡No pares! ... ¡Sigue, sigue...!

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  18. ...la fotovoltaica siga generando electricidad en días nubosos e incluso con lluvia ligera.

    ...Por tanto cualquier usuario particular puede disfrutar de las ventajas de la tecnología solar en su domicilio

    Hola Xavier soy Miguel y te escribo desde Málaga, estoy interesado en instalar fotovoltaica en mi domicilio, dispongo de un tejado con orientación sur-este, escuché que hay un borrador sobre este tipo de instalaciones que pronto será aprovado.

    ¿me puedes ayudar, he indicarme que material necesitaría?

    Muchas gracias por tu ayuda y muy interisantes todas tus notas sobre renovables. Un Abrazo

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  19. Miguel, escribeme a mi email con más detalles. Es blogrevolucionenergetica@gmail.com

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