Central eléctrica fotovoltaica
Sistema fotovoltaico a gran escala

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

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

Este enfoque difiere de la energía solar concentrada , la otra gran tecnología de generación solar a gran escala, que utiliza calor para impulsar una variedad de 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 amplio. En 2019 [actualizar], aproximadamente el 97% de la capacidad de energía solar a escala de servicios públicos era fotovoltaica. [1] [2]

En algunos países, la capacidad nominal de las centrales fotovoltaicas se mide en megavatios pico (MW p ), que se refiere a la potencia máxima teórica de salida de CC 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 nominal inferior 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 . A partir de 2018, las centrales fotovoltaicas operativas más grandes del mundo superaron 1 gigavatio . A fines de 2019, alrededor de 9000 granjas solares eran mayores de 4 MW CA (escala de servicios públicos), 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 propiedad de la comunidad y de las empresas de servicios públicos está aumentando. [3] Anteriormente, casi todos estaban respaldados al menos en parte por incentivos regulatorios como tarifas de alimentación o créditos fiscales , pero como los costos nivelados cayeron significativamente en la década de 2010 y se ha alcanzado 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 servicio 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 en Alemania cientos de instalaciones de más de 1 MW p , de las cuales más de 50 son de más de 10 MW p . [9] Con la introducción de 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 fotovoltaicas .

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

Ubicación y uso del suelo

Distribución en mosaico de las plantas de energía fotovoltaica en el paisaje del sudeste de Alemania

La superficie de terreno necesaria para obtener la potencia deseada varía en función de la ubicación, [22] la eficiencia de los paneles solares, [23] la pendiente del sitio, [24] y el tipo de montaje utilizado. Los paneles solares de inclinación fija que utilizan paneles típicos de alrededor del 15% de eficiencia [25] en sitios horizontales, necesitan alrededor de 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 % más alta para un conjunto de inclinación ajustable o un seguidor de un solo eje, y un 20 % más alta para un seguidor de 2 ejes, [27] aunque estas cifras variarán según la latitud y la topografía. [28]

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

Agrovoltaica

La agrovoltaica consiste en utilizar la misma superficie de tierra tanto para la energía solar fotovoltaica como para la agricultura . Un estudio reciente concluyó 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 granjas que implementaron sistemas agrovoltaicos en lugar de la agricultura convencional. [35]

Vertedero solar

Paneles solares en un vertedero lleno en Rehoboth, MA

Un vertedero solar es un vertedero usado reutilizado que se convierte en un parque solar con paneles solares . [36]

Co-ubicación

En algunos casos, se desarrollan varias centrales solares diferentes con propietarios y contratistas separados en sitios adyacentes. [37] [38] Esto puede ofrecer la ventaja de que los proyectos comparten el costo y los riesgos de la infraestructura del proyecto, como las conexiones a la red y la aprobación de la planificación. [39] [40] Los parques solares también pueden ubicarse junto con parques eólicos. [41]

A veces, se utiliza "parque solar" para describir un conjunto de centrales solares individuales que comparten emplazamientos o infraestructura, [39] [42] [43] y se utiliza "clúster" cuando varias plantas están situadas cerca sin ningún recurso compartido. [44] Algunos ejemplos de parques solares son el Parque Solar Charanka , donde hay 17 proyectos de generación diferentes; Neuhardenberg , [45] [46] con once plantas, y el parque solar Golmud con una capacidad total notificada de más de 500  MW. [47] [48] 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 el uso de la tierra por completo, en 2022 se instaló un parque solar flotante de 5 MW en el embalse de la presa de Alqueva , en Portugal, lo que permite combinar la energía solar y la energía hidroeléctrica. [49] Por otra parte, una empresa de ingeniería alemana se comprometió a integrar un parque solar flotante en alta mar con un parque eólico marino para utilizar el espacio oceánico de forma más eficiente. [49] Los proyectos implican una " hibridación ", en la que se combinan diferentes tecnologías de energía renovable en un solo sitio. [49]

Granjas solares en el espacio

La primera prueba exitosa en enero de 2024 de un parque solar en el espacio (que recolecta energía solar de una célula fotovoltaica y la envía a la Tierra) constituyó una demostración temprana de viabilidad completada. [50] Estas configuraciones no están limitadas por la cobertura de nubes o el ciclo solar. [50]

Tecnología

La mayoría de los parques solares son sistemas fotovoltaicos montados en el suelo , también conocidos como plantas de energía solar de campo libre. [51] Pueden tener una inclinación fija o utilizar un seguidor solar de un solo eje o de dos ejes . [52] Si bien el seguimiento mejora el rendimiento general, también aumenta el costo de instalación y mantenimiento del sistema. [53] [54] Un inversor solar convierte la salida de energía del conjunto de CC a CA , y la conexión a la red eléctrica se realiza a través de un transformador elevador trifásico de alto voltaje de típicamente 10  kV y más. [55] [56]

Disposiciones de paneles solares

Los paneles solares son los subsistemas que convierten la luz entrante en energía eléctrica. [57] Comprenden una multitud de paneles solares , montados sobre estructuras de soporte e interconectados para entregar una salida de energía a subsistemas de acondicionamiento de energía electrónica. [58] La mayoría son sistemas de campo libre que utilizan estructuras montadas en el suelo, [51] generalmente de uno de los siguientes tipos:

Matrices fijas

Muchos proyectos utilizan estructuras de montaje donde los paneles solares se montan con una inclinación fija calculada para proporcionar el perfil óptimo de producción anual. [52] Los paneles normalmente están orientados hacia el Ecuador, con un ángulo de inclinación ligeramente menor que la latitud del sitio. [59] En algunos casos, dependiendo de los regímenes climáticos, topográficos o de precios de la electricidad locales, se pueden utilizar diferentes ángulos de inclinación, o los paneles pueden estar desplazados del eje este-oeste normal para favorecer la producción matutina o vespertina. [60]

Una variante de este diseño es el uso de paneles, cuyo ángulo de inclinación se puede ajustar dos o cuatro veces al año para optimizar la producción estacional. [52] También requieren más superficie de tierra para reducir el sombreado interno en el ángulo de inclinación más pronunciado del invierno. [26] Debido a que el aumento de la producción suele ser solo de un pequeño porcentaje, rara vez justifica el aumento de los costos y la complejidad de este diseño. [27]

Seguidores de dos ejes

El parque solar Bellpuig , cerca de Lérida (España), utiliza seguidores de dos ejes montados en postes

Para maximizar la intensidad de la radiación directa entrante, los paneles solares deben estar orientados de manera normal a los rayos del sol. [61] Para lograr esto, los paneles pueden diseñarse 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. [62]

Estos conjuntos deben estar espaciados 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. [63] 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% [64] en lugares con altos niveles de radiación directa , pero el aumento es menor en climas templados o aquellos con una radiación difusa más significativa , debido a las condiciones nubladas. Por lo tanto, los seguidores de doble eje se utilizan con mayor frecuencia en regiones subtropicales, [63] y se implementaron por primera vez a escala de servicio público en la planta de Lugo. [4]

Seguidores de un solo eje

Un tercer enfoque logra algunos de los beneficios de salida del seguimiento, con una penalización menor en términos de área de tierra, capital y costo operativo. Esto implica rastrear el sol en una dimensión – en su viaje diario a través del cielo – pero sin ajustarlo a las estaciones. [65] El ángulo del eje normalmente es horizontal, aunque algunos, como el parque solar en la Base Aérea Nellis, que tiene una inclinación de 20°, [66] inclinan el eje hacia el ecuador en una orientación norte-sur – efectivamente un híbrido entre seguimiento e inclinación fija. [67]

Los sistemas de seguimiento de un solo eje están alineados a lo largo de ejes aproximadamente de norte a sur. [68] Algunos utilizan vínculos entre filas para que el mismo actuador pueda ajustar el ángulo de varias filas a la vez. [65]

Conversión de potencia

Los paneles solares producen electricidad de corriente continua (CC), por lo que los parques solares necesitan equipos de conversión [58] para convertirla en corriente alterna (CA), que es la forma transmitida por la red eléctrica. Esta conversión se realiza mediante inversores . Para maximizar su eficiencia, las plantas de energía solar 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 potencia máxima . [69]

Existen dos alternativas principales para configurar este equipo de conversión: inversores centralizados y de cadena [70], aunque en algunos casos se utilizan inversores individuales o microinversores [71] . Los inversores individuales permiten optimizar la salida de cada panel, y los inversores múltiples aumentan la confiabilidad al limitar la pérdida de salida cuando falla un inversor [72] .

Inversores centralizados

El parque solar Waldpolenz [73] está dividido en bloques, cada uno con un inversor centralizado.

Estas unidades tienen una capacidad relativamente alta, típicamente del orden de entre 1 MW hasta 7 MW para las unidades más nuevas (2020), [74] por lo que condicionan la producción de un bloque sustancial de paneles solares, de hasta quizás 2 hectáreas (4,9 acres) de superficie. [75] Los parques solares que utilizan inversores centralizados a menudo se configuran en bloques rectangulares discretos, con el inversor relacionado en una esquina o en el centro del bloque. [76] [77] [78]

Inversores de cadena

Los inversores de cadena tienen una capacidad sustancialmente menor que los inversores centrales, del orden de 10 kW hasta 250 kW para los modelos más nuevos (2020), [74] [79] y condicionan la salida de una sola cadena de paneles solares. Normalmente, se trata de una fila completa o parte de una de ellos dentro de la planta en general. Los inversores de cadena pueden mejorar la eficiencia de los parques solares, donde diferentes partes del conjunto experimentan diferentes niveles de insolación, por ejemplo, cuando están dispuestas en diferentes orientaciones o muy juntas para minimizar el área del sitio. [72]

Transformadores

Los inversores del sistema suelen proporcionar una salida de potencia a voltajes del orden de 480 V CA hasta 800 V CA. [80] [81] Las redes eléctricas funcionan a voltajes mucho más altos del orden de decenas o cientos de miles de voltios, [82] por lo que se incorporan transformadores para entregar la salida requerida a la red. [56] Debido al largo tiempo de entrega, la granja solar de Long Island decidió mantener un transformador de repuesto en el sitio, ya que la falla del transformador habría mantenido la granja solar fuera de servicio durante un largo período. [83] Los transformadores suelen tener una vida útil de 25 a 75 años y normalmente no requieren reemplazo durante la vida útil de una central fotovoltaica. [84]

Rendimiento del sistema

Central eléctrica en el condado de Glynn, Georgia

El rendimiento de un parque solar depende de las condiciones climáticas, del equipamiento utilizado y de 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 difusa. [85] En algunas regiones, la suciedad , la acumulación de polvo o material orgánico sobre los paneles solares que bloquea la luz incidente, es un factor de pérdida significativo. [86]

Un 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. [87]

Se producirán pérdidas entre la salida de CC de los paneles solares y la energía de CA suministrada a la red, debido a una amplia gama de factores, como pérdidas por absorción de luz, desajustes, caída de tensión en los cables, eficiencias de conversión y otras pérdidas parásitas . [88] Se ha desarrollado un parámetro llamado "coeficiente de rendimiento" [89] para evaluar el valor total de estas pérdidas. El coeficiente 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 coeficiente de rendimiento debería ser normalmente superior al 80%. [90] [91]

Degradación del sistema

La producción de los primeros sistemas fotovoltaicos disminuyó hasta un 10%/año [5] , pero a partir de 2010 la tasa de degradación media fue del 0,5%/año, y los paneles fabricados después de 2000 tuvieron una tasa de degradación significativamente menor, de modo que un sistema perdería solo el 12% de su rendimiento de producción en 25 años. Un sistema que utilice paneles que se degraden un 4%/año perderá el 64% de su producción durante el mismo período [92] . Muchos fabricantes de paneles ofrecen una garantía de rendimiento, normalmente del 90% en diez años y del 80% en 25 años. La producción de todos los paneles suele estar garantizada en más o menos un 3% durante el primer año de funcionamiento [93] .

El negocio de desarrollar parques solares

Westmill Solar Park [94] es la central solar comunitaria más grande del mundo [95]

Las plantas de energía solar se desarrollan para suministrar electricidad comercial a la red como alternativa a otras centrales generadoras renovables, fósiles o nucleares. [96]

El propietario de la planta es un generador de electricidad. La mayoría de las plantas de energía solar hoy en día son propiedad de productores independientes de energía (IPP), [97] aunque algunas son propiedad de empresas de servicios públicos propiedad de inversores o de la comunidad . [98]

Algunos de estos productores de energía desarrollan su propia cartera de plantas de energía, [99] pero la mayoría de los parques solares son inicialmente diseñados y construidos por desarrolladores de proyectos especializados. [100] Normalmente, el desarrollador planificará el proyecto, obtendrá los consentimientos de planificación y conexión y organizará la financiación para el capital necesario. [101] El trabajo de construcción real normalmente se contrata a uno o más contratistas de ingeniería, adquisiciones y construcción (EPC). [102] [ ¿ Fuente poco fiable? ]

Los hitos más importantes en el desarrollo de una nueva planta de energía fotovoltaica son el consentimiento de planificación , [103] la aprobación de la conexión a la red, [104] el cierre financiero , [105] la construcción, [106] la conexión y la puesta en servicio. [107] 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 ofrecer. [108]

Aprobación de planificación

La aceptación de las instalaciones eólicas y solares en la propia comunidad es más fuerte entre los demócratas estadounidenses (azul), mientras que la aceptación de las plantas de energía nuclear es más fuerte entre los republicanos estadounidenses (rojo). [109]

Las centrales fotovoltaicas ocupan al menos una hectárea por cada megavatio de potencia nominal [110] , por lo que requieren una superficie considerable, que está sujeta a la aprobación de la planificación. Las posibilidades de obtener el consentimiento, y el tiempo, el coste y las condiciones relacionados, varían según la jurisdicción y la ubicación. Muchas aprobaciones de planificación también aplicarán condiciones sobre el tratamiento del sitio después de que la central haya sido desmantelada en el futuro [81] . Por lo general, durante el diseño de una central fotovoltaica se realiza una evaluación profesional de la salud, la seguridad y el medio ambiente para garantizar que la instalación esté diseñada y planificada de conformidad con todas las normas de HSE .

Conexión a la red

La disponibilidad, la ubicación y la capacidad de la conexión a la red son consideraciones importantes a la hora de planificar un nuevo parque solar y pueden contribuir significativamente al costo. [111]

La mayoría de las centrales se encuentran a pocos kilómetros de un punto de conexión a la red adecuado. Esta red debe ser capaz de absorber la producción del parque solar cuando funciona a su máxima capacidad. El promotor del proyecto normalmente tendrá que absorber el coste de proporcionar líneas eléctricas hasta este punto y realizar la conexión, además de los costes asociados a la modernización de la red para que pueda dar cabida a la producción de la planta. [112] Por lo tanto, a veces se construyen centrales solares en emplazamientos de antiguas centrales eléctricas a carbón para reutilizar la infraestructura existente. [113]

Operación y mantenimiento

Una vez que se ha puesto en funcionamiento el parque solar, el propietario suele celebrar un contrato con una contraparte adecuada para que se encargue de la operación y el mantenimiento (O&M). [114] En muchos casos, esto puede ser realizado por el contratista EPC original. [115]

Los sistemas de estado sólido confiables de las plantas solares requieren un mantenimiento mínimo, en comparación con la maquinaria rotativa. [116] Un aspecto importante del contrato de O&M será el monitoreo continuo del rendimiento de la planta y todos sus subsistemas primarios, [117] que normalmente se realiza de forma remota. [118] Esto permite comparar el rendimiento con la producción anticipada en las condiciones climáticas realmente experimentadas. [105] También proporciona datos para permitir la programación tanto del mantenimiento correctivo como del mantenimiento preventivo. [119] Un pequeño número de grandes parques solares utilizan un inversor [120] [121] o maximizador [122] separado para cada panel solar, que proporciona datos de rendimiento individuales que se pueden monitorear. Para otros parques solares, se utilizan imágenes térmicas para identificar paneles que no funcionan y reemplazarlos. [123]

Entrega de potencia

Los ingresos de un parque solar provienen de las ventas 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 su equilibrio y liquidación dentro del mercado eléctrico. [124]

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 se exporta. [125] [ ¿ Fuente poco fiable? ] 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. [ 126 ] Algunos países establecen disposiciones legales para el acceso prioritario a la red [127] para los generadores renovables, como las previstas en la Directiva Europea sobre Energías Renovables . [128]

Economía y finanzas

En los últimos años, la tecnología fotovoltaica ha mejorado su eficiencia de generación de electricidad , ha reducido el coste de instalación por vatio y el tiempo de recuperación de la energía (EPBT). Ha alcanzado la paridad de red en la mayor parte del mundo y se ha convertido en una fuente de energía convencional. [129] [130] [131]

A medida que los costos de la energía solar alcanzaron la paridad con la red, los sistemas fotovoltaicos pudieron ofrecer energía de manera competitiva en el mercado energético. Los subsidios e incentivos, que eran necesarios para estimular el mercado inicial, como se detalla a continuación, fueron reemplazados progresivamente por subastas [132] y licitaciones competitivas que llevaron a nuevas reducciones de precios.

Costos energéticos competitivos de la energía solar a gran escala

La mejora de la competitividad de la energía solar a gran escala se hizo más visible a medida que los países y las empresas de energía introdujeron subastas [133] para nueva capacidad de generación. Algunas subastas están reservadas para proyectos solares, [134] mientras que otras están abiertas a una gama más amplia de fuentes. [135]

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

Precios de energía competitivos logrados por plantas fotovoltaicas a gran escala en subastas de energía renovable
FechaPaísAgenciaPrecio más bajoUS¢ equivalentes
/kWh		Equivalente
€/MWh 2022		Referencia
Octubre de 2017Arabia SauditaOficina de Desarrollo de Proyectos de Energía RenovableUS$17,9/MWh1,7916[136]
Noviembre de 2017MéxicoCENACEUS$17,7/MWh1,7716[137]
Marzo de 2019IndiaCorporación de Energía Solar de la India2,44 rupias indias por kWh3.532[138]
Julio de 2019BrasilAgencia Nacional de Energía Eléctrica67,48 reales brasileños/MWh1.75216[139]
Julio de 2020Abu Dhabi, Emiratos Árabes UnidosCorporación de Energía de Abu DhabiAED cuesta 4,97 dólares por kWh1.3512[140]
Agosto de 2020PortugalDirección General de Energía y Geología0,01114 €/kWh1.32712[141]
Diciembre de 2020IndiaGujarat Urja Vikas Nigam1,99 INR/kWh2.6924[142]

Paridad de red

En los últimos años, las centrales solares se han vuelto cada vez más baratas y se espera que esta tendencia continúe. [143] Mientras tanto, la generación de electricidad tradicional se está volviendo cada vez más cara. [144] Estas tendencias llevaron a un punto de inflexión en el que el costo nivelado de la energía de los parques solares, históricamente más caros, igualó o superó el costo de la generación de electricidad tradicional. [145] Este punto depende de las ubicaciones y otros factores, y se conoce comúnmente como paridad de red. [146]

En el caso de las centrales solares comerciales, en las que la electricidad se vende a la red de transmisión eléctrica, el coste nivelado de la energía solar tendrá que coincidir con el precio mayorista de la electricidad. Este punto se denomina a veces "paridad de red mayorista" o "paridad de barras colectoras". [147]

Los precios de los sistemas fotovoltaicos instalados muestran variaciones regionales, más que los de las células y los paneles solares, que tienden a ser productos globales. La AIE explica estas discrepancias debido a las diferencias en los "costos indirectos", que incluyen la adquisición de clientes, los permisos, la inspección y la interconexión, la mano de obra de instalación y los costos de financiación. [148]

Mecanismos de incentivos

En los años anteriores a que se hubiera alcanzado 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. [149] [ ¿ Fuente poco confiable? ] Muchos países utilizaron esos incentivos para apoyar el despliegue de centrales de energía solar. [150]

Tarifas de alimentación

Las tarifas de alimentación son precios designados que deben pagar las empresas de servicios públicos por cada kilovatio hora de electricidad renovable producida por generadores calificados y que se inyecta a la red. [151] 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. [152]

Normas de la cartera de renovables y obligaciones de los proveedores

Estas normas son obligaciones para las empresas de servicios públicos de obtener una proporción de su electricidad de generadores renovables. [153] En la mayoría de los casos, no prescriben qué tecnología debe utilizarse y la empresa de servicios públicos es libre de seleccionar las fuentes renovables más apropiadas. [154]

Existen algunas excepciones en las que a las tecnologías solares se les asigna una proporción del RPS en lo que a veces se denomina una "reserva solar". [155]

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 plan de garantía de préstamos del Departamento de Energía de los EE. UU. [156], que estimuló una serie de inversiones en plantas de energía solar en 2010 y 2011. [157]

Créditos fiscales y otros incentivos fiscales

Otra forma de incentivo indirecto que se ha utilizado para estimular la inversión en plantas de energía solar han sido 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. [158] En otros casos, los créditos estaban relacionados con la inversión de capital, como los créditos fiscales a la inversión. [159]

Programas internacionales, nacionales y regionales

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

La Directiva de Energías Renovables de la Unión Europea [160] establece objetivos para aumentar los niveles de despliegue de energías renovables en todos los Estados miembros. Cada uno de ellos ha tenido que desarrollar un Plan de Acción Nacional de Energías Renovables que muestre cómo se cumplirían estos objetivos, y muchos de ellos incluyen medidas de apoyo específicas para el despliegue de energía solar. [161] La Directiva también permite a los Estados desarrollar proyectos fuera de sus fronteras nacionales, y esto puede dar lugar a programas bilaterales como el proyecto Helios. [162]

El Mecanismo de Desarrollo Limpio [163] de la CMNUCC es un programa internacional en virtud del cual se puede apoyar a las centrales generadoras de energía solar en determinados países que reúnen los requisitos. [164]

Además, muchos otros países tienen programas específicos de desarrollo de la energía solar. Algunos ejemplos son el JNNSM de la India , [165] el programa Flagship de Australia , [166] y proyectos similares en Sudáfrica [167] e Israel . [168]

Desempeño financiero

El rendimiento financiero de una 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 relación de rendimiento. [89] Los ingresos derivados de esta producción eléctrica provendrán principalmente de la venta de electricidad, [169] y de cualquier pago de incentivos como los de las tarifas de alimentación u otros mecanismos de apoyo. [170]

Los precios de la electricidad pueden variar en diferentes momentos del día, dando lugar a un precio más alto en momentos de alta demanda. [171] Esto puede influir en el diseño de la planta para aumentar su producción en esos momentos. [172]

Los costos dominantes de las plantas de energía solar son el costo de capital y, por lo tanto, cualquier financiamiento y depreciación asociados . [173] Aunque los costos operativos son típicamente relativamente bajos, especialmente porque no se requiere combustible, [116] la mayoría de los operadores querrán asegurarse de que haya una cobertura adecuada de operación y mantenimiento [117] disponible para maximizar la disponibilidad de la planta y, de ese modo, optimizar la relación entre ingresos y costos. [174]

Geografía

Los primeros lugares en alcanzar la paridad de red fueron aquellos con altos precios de electricidad tradicionales y altos niveles de radiación solar. [22] Se espera que la distribución mundial de parques solares cambie a medida que diferentes regiones logren la paridad de red. [175] Esta transición también incluye un cambio de las plantas en los tejados a las plantas a escala de servicios públicos, ya que el foco de la nueva implementación de PV ha cambiado de Europa hacia los mercados del Sunbelt donde se favorecen los sistemas PV montados en el suelo. [176] : 43 

Debido al contexto económico, los sistemas a gran escala se distribuyen actualmente donde los regímenes de apoyo han sido los más consistentes o los más ventajosos. [177] La ​​capacidad total de las plantas fotovoltaicas mundiales de más de 4 MW CA fue evaluada por Wiki-Solar como c. 220 GW en c. 9.000 instalaciones a fines 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. [178] [176] [ necesita actualización ] Las actividades en los mercados clave se revisan individualmente a continuación.

Porcelana

En 2013, China superó a Alemania como la nación con mayor capacidad solar a escala de servicios públicos. [179] Gran parte de esto ha sido respaldado por el Mecanismo de Desarrollo Limpio . [180] La distribución de plantas de energía en todo el país es bastante amplia, con la mayor concentración en el desierto de Gobi [13] y conectada a la red eléctrica del noroeste de China. [181]

Alemania

La primera planta de varios megavatios en Europa fue el proyecto comunitario de 4,2 MW en Hemau, encargado en 2003. [182] Pero fueron las revisiones de las tarifas de alimentación alemanas en 2004, [7] las que dieron el impulso más fuerte al establecimiento de plantas de energía solar a escala de servicios públicos. [183] ​​La primera en completarse bajo este programa fue el parque solar Leipziger Land desarrollado por Geosol. [184] 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 de Alemania, proporciona la base legislativa no solo para los niveles de compensación, sino también otros factores regulatorios, como el acceso prioritario a la red. [127] La ​​ley fue modificada en 2010 para restringir el uso de tierras agrícolas, [185] desde entonces la mayoría de los parques solares se han construido en las llamadas "tierras de desarrollo", como antiguos sitios militares. [45] En parte por esta razón, la distribución geográfica de las plantas de energía fotovoltaica en Alemania [9] está sesgada hacia la antigua Alemania del Este . [186] [187]

India

Bhadla Solar Park es el parque solar más grande del mundo y se encuentra en India.

La India se ha convertido en uno de los países líderes en la instalación de capacidad solar a gran escala. El parque solar Charanka en Gujarat se inauguró oficialmente en abril de 2012 [188] y en ese momento era el grupo de plantas de energía solar más grande del mundo.

Geográficamente, los estados con la mayor capacidad instalada son Telangana , Rajastán y Andhra Pradesh , con más de 2 GW de capacidad de energía solar instalada cada uno. [189] Rajastán y Gujarat comparten el desierto de Thar , junto con Pakistán. En mayo de 2018, el Parque Solar Pavagada comenzó a funcionar y tenía una capacidad de producción de 2 GW. A febrero de 2020, es el Parque Solar más grande del mundo. [190] [191] En septiembre de 2018, Acme Solar anunció que había puesto en servicio la planta de energía solar más barata de la India, el parque solar Rajasthan Bhadla de 200 MW . [192]

Italia

Italia tiene un gran número de plantas de energía fotovoltaica, la más grande de las cuales es el proyecto Montalto di Castro de 84 MW . [193]

Jordán

A finales de 2017, se informó que se habían completado más de 732 MW de proyectos de energía solar, que contribuyeron al 7% de la electricidad de Jordania. [194] Después de haber establecido inicialmente el porcentaje de energía renovable que Jordania pretendía generar para 2020 en el 10%, el gobierno anunció en 2018 que buscaba superar esa cifra y apuntar al 20%. [195] [ necesita actualización ]

España

La mayor parte del despliegue de plantas de energía solar en España hasta la fecha se produjo durante el auge del mercado de 2007-8. [196] [ necesita actualización ] Las estaciones están bien distribuidas por todo el país, con cierta concentración en Extremadura , Castilla-La Mancha y Murcia . [10]

Estados Unidos

Ubicación de instalaciones solares fotovoltaicas con una capacidad de corriente continua de 1 megavatio o más [197]

El despliegue de centrales fotovoltaicas en Estados Unidos se concentra en gran medida en los estados del suroeste. [12] Las Normas de Cartera de Energías Renovables de California [198] y los estados vecinos [199] [200] ofrecen un incentivo particular.

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 son notables por las razones expuestas:

Plantas de energía solar destacadas
NombrePaís [201]Potencia nominal
( MW ) [202] [203]		OficialNotas
Lugo, [4] Condado de San Bernardino, CaliforniaEE.UU1 MWDiciembre de 1982Primera planta de MW
Llanura de Carrisa [5]EE.UU5,6 MWDiciembre de 1985El más grande del mundo en ese momento
Hemau [182]Alemania4,0 MWAbril de 2003La instalación comunitaria más grande de Europa en ese momento [182]
Tierra de Leipzig [184]Alemania4,2 MWAgosto de 2004El más grande de Europa en ese momento; el primero en adoptar FIT [27] [184]
Picaduras [204]Alemania10 MWAbril de 2006En pocas palabras, el más grande del mundo.
Base de la Fuerza Aérea Nellis, Nevada [205]EE.UU14 MWDiciembre de 2007El más grande de Estados Unidos en ese momento
Olmedilla [206]España60 MWJulio de 2008El más grande del mundo y de Europa en ese momento
Setouchi KireiJapón235 MWDesconocidoEl parque solar más grande de Japón
MakránIrán20 MWDesconocidoEl parque solar más grande de Irán
Sinan [207]Corea24 MWAgosto de 2008El más grande de Asia en ese momento
Waldpolenz, Sajonia [73]Alemania40 MWDiciembre de 2008La planta de película fina más grande del mundo. Ampliada a 52 MW en 2011 [27]
DeSoto, Florida [208]EE.UU25 MWOctubre de 2009El más grande de Estados Unidos en ese momento
La Roseraye [209]Reunión11 MWAbril de 2010La primera planta de más de 10 MW de África
Sarnia, Ontario [210]Canadá97 MWSeptiembre de 2010La más grande del mundo en su momento. Corresponde a 80 MW AC .
Golmud, Qinghai , [211]Porcelana200 MWOctubre de 2011El más grande del mundo en ese momento
Torre Finow [212]Alemania85 MWDiciembre de 2011La ampliación la convierte en la más grande de Europa en su momento.
Lop Buri [213]Tailandia73 MWDiciembre de 2011El más grande de Asia (fuera de China) [27] en ese momento
Perovo, Crimea [214]Ucrania100 MWDiciembre de 2011Se convierte en el más grande de Europa
Charanka, Gujarat [215] [216]India221 MWAbril de 2012El parque solar más grande de Asia
Agua Caliente, Arizona [217]EE.UU290 MW CAJulio de 2012La planta solar más grande del mundo en ese momento
Neuhardenberg, Brandeburgo [45]Alemania145 MWseptiembre 2012Se convierte en el clúster solar más grande de Europa
Río Greenhough, Australia Occidental , [218]Australia10 MWOctubre de 2012La primera planta de más de 10 MW de Australasia
Tzeelim , NéguebIsrael120 MWEnero de 2020La planta fotovoltaica más grande de Israel [219]
Majes y ReparticiónPerú22 MWOctubre de 2012Primeras plantas a gran escala en Sudamérica [220] [221]
Parque solar de Westmill , Oxfordshire [94]Reino Unido5 MWOctubre de 2012Adquirida por Westmill Solar Co-operative para convertirse en la central solar comunitaria más grande del mundo [95]
Central eléctrica de San Miguel, ColoradoEE.UU1,1 MWDiciembre de 2012La planta comunitaria más grande de EE. UU. [222]
Jeque Zayed, Nuakchot [223]Mauritania15 MWAbril de 2013La planta de energía solar más grande de África [224]
Topacio , [19] Condado de Riverside, CaliforniaEE.UU550 MW CANoviembre de 2013El parque solar más grande del mundo en ese momento [225]
Amanacer, Copiapó , AtacamaChile93,7 MWEnero de 2014El más grande de Sudamérica [226] en ese momento
Jasper, Postmasburg , Cabo del NorteSudáfrica88 MWNoviembre de 2014La planta más grande de África
Proyecto de energía fotovoltaica/hidroeléctrica Longyangxia, Gonghe, QinghaiPorcelana850 MWDiciembre de 2014La Fase II de 530 MW sumada a los 320 MW de la Fase I (2013) [227] la convierte en la central solar más grande del mundo.
Nyngan, Nueva Gales del SurAustralia102 MWJunio ​​de 2015Se convierte en la planta más grande de Australasia y Oceanía
Solar Star , [228] Condado de Los Ángeles, CaliforniaEE.UU579 MW CAJunio ​​de 2015Se convierte en el proyecto de instalación de un parque solar más grande del mundo (Longyanxia se construyó en dos fases)
Cestas, AquitaniaFrancia300 MWDiciembre de 2015La planta fotovoltaica más grande de Europa [229]
Finis Terrae, María Elena, TocopillaChile138 MW CAMayo de 2016Se convierte en la planta más grande de Sudamérica [230]
Solar Monte Plata, Monte PlataRepública Dominicana30 MWMarzo de 2016La planta fotovoltaica más grande del Caribe. [231] [232]
Ituverava, Ituverava , São PauloBrasil210 MWseptiembre 2017La planta fotovoltaica más grande de Sudamérica [233]
Bungalow , Port Augusta , Australia del SurAustralia220 MW CANoviembre de 2018Se convierte en la planta de energía solar más grande de Australasia [234]
Noor Abu Dabi, Sweihan , Abu DabiEmiratos Árabes Unidos1.177 MWJunio ​​de 2019La planta de energía solar más grande (a diferencia de un grupo de proyectos ubicados en el mismo lugar) en Asia y el mundo. [235] [236]
Planta Solar Cauchari , CauchariArgentina300 MWOctubre de 2019Se convierte en la planta de energía solar más grande de Sudamérica
Parque solar Benban , Benban, AsuánEgipto1.500 MWOctubre de 2019Un grupo de 32 proyectos ubicados en el mismo lugar se convierte en el más grande de África. [237]
Parque Solar Bhadla , Bhadlachuhron Ki, RajastánIndia2.245 MWMarzo de 2020Se informa que un grupo de 31 plantas solares ubicadas en el mismo lugar constituye el parque solar más grande del mundo. [238]
Mesetas altas del este, AdrarArgelia90 MWDesconocidoEl mayor parque solar de Argelia
Parque Solar VillanuevaMéxico828 MW2018El parque solar más grande de América del Norte
Planta de energía solar Kalyon KarapınarPavo1.350 MW2023El parque solar más grande de Turquía
Planta solar de Núñez de Balboa , Usagre , BadajozEspaña500 MW CAMarzo de 2020Supera a la planta fotovoltaica de Mula (450 MW CA instalada tres meses antes) y se convierte en la planta de energía solar más grande de Europa. [239]
Centro de tratamiento de tejidos Phong DienVietnam35 MWseptiembre 2018Primera planta de energía solar construida en Vietnam. [240]

Véase también

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