¿Puede la energía solar volverse más barata que las fuentes convencionales de energía?

La energía solar ya es competitiva, si no más barata, que el gas natural, el carbón y, en algunos casos, la nuclear, en varias partes del mundo.

Sin embargo, demostrar esto puede ser bastante difícil debido a los subsidios y los costos de producción. Dado que estos factores enturbian el agua para fines de comparación, es mejor que analicemos los costos nivelados de electricidad no subsidiados (información sobre los EE. UU. A continuación). Para obtener información adicional, he incluido algunos aspectos destacados de la energía solar de todo el mundo y un análisis de los costos decrecientes de la energía solar.

Costos de energía no subsidiados

Lazard realizó un estudio en 2016 para analizar los costos nivelados en los EE. UU. Y descubrió que la energía solar a escala de servicios públicos suele ser más barata que las nuevas plantas de carbón, gas natural y plantas nucleares que utilizan números no subsidiados.

Los costos nivelados definidos en Wikipedia son los siguientes:

“El costo nivelado de la electricidad (LCOE) es una medida de una fuente de energía que intenta comparar diferentes métodos de generación de electricidad de manera consistente. Es una evaluación económica del costo total promedio para construir y operar un activo generador de energía durante su vida útil dividido por la producción total de energía del activo durante esa vida útil. El LCOE también puede considerarse como el costo mínimo promedio al que se debe vender la electricidad para alcanzar un punto de equilibrio durante la vida útil del proyecto “.

Aquí hay dos cuadros que comparan la generación de energía solar con otras:

Gráfico 1

Gráfico 2

Precios globales

Primero, un punto de comparación: los precios mundiales del carbón han promediado históricamente $ 0.06 / kWh (USD) y recientemente el gas natural ha bajado a $ 0.03 / kWh (USD).

En comparación, en 2015, Dubai firmó un acuerdo solar para electricidad fija a $ 0.058 / kWh (USD) durante 25 años, Austin, TX, vio un total de casi 1.300 MW de energía en ofertas solares de menos de $ 0.05 / kWh (USD) en el verano de 2015, y Enel Green acordó vender energía solar a México y Marruecos a $ 0.03544 / kWh (USD) y $ 0.04797 / kWh (USD) en 2016.

Solar es barato y cada vez más barato

Si nos fijamos en la hoja de ruta de la energía solar, ha habido una reducción del 75% en los costos y precios en los últimos 5 años. En los Estados Unidos, ha habido una disminución aún más impresionante del 85% en el precio en los últimos 7 años.

Se muestra nuevamente en el informe Lazard:

Es casi seguro que esta tendencia continuará durante los próximos 10 a 15 años.

Entonces, ¿de dónde viene esta reducción de costos?

1) Los precios del polisilicio están bajando: el silicio policristalino (también llamado polisilicio o poli-Si) es una forma de silicio de alta pureza producida a través de un proceso de purificación. Esta materia prima es un componente crítico para la industria solar, ya que es el ingrediente que finalmente se corta en pequeñas obleas para paneles solares.

En 2008, poly-Si se cotizaba a $ 475 / kg (USD), cayendo alrededor de 2016 a menos de $ 15 / kg (USD) y, a diciembre de 2017, se cotizaba a alrededor de $ 18.5 / kg (USD) [precios actualizados encontrados aquí] . Espere un continuo crecimiento del mercado y mejoras tecnológicas para reducir aún más los precios y, a medida que la oferta y la demanda se equilibren, mayor estabilidad de precios.

El siguiente gráfico muestra las tendencias de precios de poli-Si, módulos, celdas y obleas de 2011-2017. El cuadro en la esquina superior derecha muestra la proporción del precio atribuible a los diferentes componentes del módulo.

Fuente: ITRPV

2) Se necesita menos material (poli-Si): como se discutió anteriormente, las obleas de silicio son críticas en la producción de paneles solares. De hecho, este material es un ingrediente principal utilizado cuando se producen células solares, que representan aproximadamente el 40% del costo total de una célula solar. Al reducir el grosor de estas obleas de 180 μm en la actualidad para obleas de mc-Si a reducciones proyectadas de 140 μm para obleas de mono-Si y 150 μm para obleas de mc-Si para 2027, se logrará una reducción en los costos de material. Los avances tecnológicos como el aserrado de alambre de diamante (introducido en 2016) serán clave para este avance.

3) Reducción en materiales sin silicio –

i) Reducir la cantidad de pastas / tintas de metalización que contienen plata y aluminio utilizadas en la fabricación reducirá drásticamente los costos. Estas pastas / tintas son los materiales sin silicio más caros utilizados actualmente en la producción. Un estudio reciente encontró que en 2016 se estaba utilizando un valor medio de 100 mg en la producción, reducido a 90 mg en 2017 con una reducción proyectada a 40 mg para 2027.

ii) Los módulos solares fotovoltaicos están hechos típicamente de celdas de silicio, vidrio, un respaldo de polímero y estructura de aluminio. La reducción de costos aquí puede venir en forma de

• Material reducido (es decir, grosor del vidrio)
• Sustitución de materiales caros
• Sustitución de materiales menos eficientes
• Reducción de desperdicio de material

Un enfoque en estas cuatro áreas en el futuro conducirá a menores costos para los complementos de módulos.

4) Mejoras en la eficiencia de la célula solar: la eficiencia proporciona muchos beneficios, uno de los cuales es la reducción de costos. En 1955, la división Hoffman Electronics-Semiconductor introdujo productos fotovoltaicos que solo convertían el 2% de la energía disponible en electricidad. Esta conversión equivalía a un costo de energía de $ 1,785 / Watt (USD). En 1957, la eficiencia aumentó al 8%, luego al 9% en 1958, el 10% en 1959, el 14% en 1960 y el 20% en 1992. Más recientemente, los investigadores del MIT y el Instituto de Ciencia y Tecnología de Masdar han ido más allá del silicio y aplicó diferentes capas de material absorbente de luz solar para crear células solares de múltiples funciones con eficiencias teóricas superiores al 40%. Estas mejoras pueden generar costos de energía de alrededor de $ 0.35 / Watt (USD).

Dadas estas áreas donde la mejora y la reducción de costos es casi segura, puede esperar que los precios de la energía solar continúen bajando.

Si está interesado en aprender sobre otros aspectos de la energía (principalmente electricidad y gas natural), puede leer más publicaciones de blog aquí.

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Fuentes:

http://www.itrpv.net/.cm4all/ipr …

https://www.google.com/amp/s/see …

http://news.mit.edu/2016/new-sol…

https://www.zmescience.com/scien …

https://www.google.com/amp/s/cle …

https://www.lazard.com/media/438 …

Veamos. En 2013, las plantas solares a escala de servicios públicos firmaron acuerdos de compra de energía a largo plazo en Texas por 5 centavos de dólar por KWH.
¿El solar más barato de todos los tiempos? Austin Energy compra PV de SunEdison a 5 centavos por kilovatio-hora: Greentech Media

Mientras tanto,

• El nuevo nuclear está vinculado en los EE. UU. A 11 centavos por KWH por ejemplo, por la AIE con 11 a 13 centavos de USD por KWH y por el ejemplo del Reino Unido Hinckley a 15 centavos de USD por KWH.
• Las nuevas plantas de generación de gas firmaron PPA en los EE. UU., Donde el fracking ha hecho que el gas sea realmente barato por 7 centavos de dólar por KWH.
• La construcción de nuevas plantas de carbón que cumplan con las regulaciones de emisiones de azufre y CO2 cuesta mucho más de 5 centavos de dólar por KWH.
• Toda la fruta de bajo consumo en la hidroeléctrica fue arrancada hace mucho tiempo, por lo que no hay sitios nuevos que vendrían a 5 centavos de dólar por KWH.

Vale la pena señalar que en el centro de EE. UU., El viento firmó PPA por un promedio de 2.1 centavos de dólar por KWH en 2013, lo único más barato que la solar.

Entonces, la pregunta para usted es, ¿por qué cree que hay alguna pregunta acerca de que la energía solar se vuelva más barata? Ya lo es. Según el NREL, para 2025 más o menos sin exenciones impositivas y totalmente cargados con todos los costos asociados de transformación de la red, la energía eólica y solar serán más baratas que todas las otras formas de nueva generación, incluso cuando esas formas de generación mantengan sus exenciones impositivas permanentes.

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Claro, si las fuentes convencionales de energía aumentan sus costos en un factor de 4 a 6.

Incluso entonces todavía necesitaremos, de hecho necesitamos más, de las fuentes convencionales, debido a la noche y las nubes.

Es muy poco probable que la energía solar sea mucho más barata porque:

(1) Rendimientos decrecientes. Las células solares ya están a más de la mitad del máximo teórico, y los futuros aumentos en la eficiencia probablemente costarán proporcionalmente más y más. La tasa de aumento de la eficiencia está disminuyendo, por lo que tenemos menos progreso con el tiempo, tiempo en el que estamos gastando más y más en las tecnologías solares más antiguas y menos rentables, por lo que la fecha de ruptura es aún más y más rápida en el futuro. El tiempo de equilibrio global holístico, cuando hemos pagado el exceso de costos de instalar los sistemas de energía solar no económicos actuales, es de muchas décadas y retrocede cada vez más rápido.

(2) El costo de las células solares es solo una fracción del costo de la energía solar. Para hacer una contabilidad completa y honesta, debe incluir el costo del montaje, el costo de la mano de obra, el costo del cableado, los inversores y las baterías, además del costo de las plantas de picos para compensar la diferencia cuando es de noche o está nublado. Incluso si las células solares fueran GRATUITAS, todavía hay alrededor del 75% del costo. Y estos costos en su mayoría están subiendo.

(3) Y puedes descartar un poco los comentarios de un supuesto “experto” en la página, son un poco fanáticos. El acuerdo de SunEdison que todavía exhiben allí nunca se llevó a cabo, y el precio del acuerdo no tuvo en cuenta los costos adicionales, como la construcción de más plantas de picos para compensar la nubosidad y la oscuridad. Por lo tanto, la energía solar no está cerca de esos niveles de precios, en un campo de juego plano y justo. Ojalá lo fuera, pero mentir no es la forma de llegar allí.

10/01/2016

Concentradores Fluidinámicos Solaculture

Toldos de matriz Solaculture soportados por aros de alambre

Las matrices de Solaculture recolectan y concentran de manera fluida la energía solar térmica directa y difusa absorbida por las regiones terrestres cubiertas. Las tomas de aire de los generadores co-alimentados por motor se utilizan para crear presiones ligeramente subatmosféricas dentro de las regiones cubiertas por telas microporosas transparentes (cubiertas de cultivos). La presión subatmosférica provoca la entrada de aire atmosférico y dirige el aire dentro de las matrices hacia las entradas de aire del motor. El aire es calentado por convección por la tierra durante su viaje a las tomas. La pérdida de calor de las plantas y la tierra hacia el medio ambiente local se debe principalmente a la convección y la evaporación, ambas se evitan por el paso interno de aire a través de los toldos porosos y por el flujo de la capa límite a lo largo de las superficies internas del toldo. La entrada de aire a través de las cubiertas evita el escape de aire y gas, enfría las cubiertas y reduce el arrastre del flujo de aire a lo largo de los interiores del dosel.

Las matrices de Solaculture recolectan y concentran el agua de la atmósfera y de las precipitaciones extraídas a través de los toldos. El agua puede usarse para el crecimiento de las plantas. El vapor de agua emitido por las plantas y la tierra local se concentra y se dirige a las tomas de aire del motor. El escape de los motores de combustión interna o externa o calentadores alimentados con “aire” de las matrices de Solaculture contiene vapor de agua de la atmósfera local, el agua evaporada de las plantas y la tierra y el agua de combustión del biogás producido dentro de la matriz y del cofuel suministrado . El porcentaje de agua en el escape es mucho mayor de lo que la atmósfera puede contener como vapor y gran parte de él se condensa al salir. Se puede recolectar agua adicional con intercambiadores de calor de bajo costo. Parte del calor, el agua y el CO 2 pueden devolverse a la matriz para el crecimiento de las plantas. Los sistemas Solaculture pueden ser productores netos de agua y producir agua destilada para una variedad de usos.

Reciclaje de agua Solaculture. Las aguas residuales de las aguas residuales municipales, la cría de animales y la agricultura causan un exceso de nutrientes en las vías fluviales, lagos y océanos. El agua y los nutrientes pueden tener un gran valor en los arreglos de Solaculture para el crecimiento de plantas, algas y para la producción de biocombustibles. Las matrices de Solaculture se evaporan, concentran y condensan el agua para su reutilización.

Las matrices de Solaculture recolectan y concentran biogás (metano / hidrógeno) extrayendo aire atmosférico a través de toldos porosos para evitar que el gas escape a través de los toldos y permitir que cualquier biogás y oxígeno producido en las regiones cubiertas se concentre y dirija a las tomas de aire del motor. El biogás puede provenir de procesos microbianos dentro de la tierra asociados con plantas, vertederos, sitios de remediación, aguas residuales, basura, pantanos, pantanos, depósitos, minas de carbón, pilas de carbón, arenas alquitranadas, regiones de pozos de petróleo y gas, rumiantes u otras fuentes.

Las matrices de Solaculture pueden producir biogás in situ en cooperación con las comunidades microbianas que se producen y prosperan en el entorno local en lugar de eliminar y transportar plantas a instalaciones de procesamiento remotas para convertirlas en biocombustibles.

La forma más económica de reducir el CO2 atmosférico es aumentar la materia vegetal y almacenar los productos de descomposición resultantes en la tierra local. El “Evento Azolla” de hace 50 millones de años es un ejemplo de cómo este proceso puede reducir drásticamente el CO2 atmosférico.

El metano atmosférico es una preocupación en el cambio climático y muchas fuentes existentes, como los vertederos, las regiones productoras de petróleo y gas, los estanques de aguas residuales, los lotes de alimentación animal y las turberas pueden ser capturados económicamente por los arrays de Solaculture.

Los concentradores fluidos dinámicos de Solaculture pueden proporcionar alimentos, agua, electricidad, combustible y calor a bajo costo, y Solaculture puede aumentar el crecimiento de las plantas y las regiones donde se pueden cultivar las plantas al mejorar el ambiente de la planta a través del control mejorado de la luz solar, el agua, el aire, el CO 2 , y temperatura. Al utilizar también la tierra local para el almacenamiento a corto y largo plazo de combustible, calor, agua y para el secuestro de CO 2 a través de plantas y sus productos de descomposición, Solaculture puede satisfacer mejor las necesidades de la vida con la adición de beneficios climáticos.

Las cubiertas de filamentos porosos transparentes de bajo costo (<$ 1 / m 2 ) como Agribon AG-19 se usan actualmente para aumentar los rendimientos de los cultivos y se pueden usar cubiertas similares en los arreglos de Solaculture. Solaculture es especialmente atractivo para regiones fuera de la red y residencias independientes, incluida la provisión de agua, reciclaje de agua y conversión de energía de aguas residuales, basura y desechos agrícolas. La tierra de bajo costo, inadecuada para la agricultura convencional, puede ser productiva con Solaculture.

Solacultura para vertederos

Rellenos sanitarios puede cubrirse con matrices de Solaculture y el “gas de relleno sanitario” emitido puede usarse para reabastecer los generadores impulsados ​​por motores.

Una presión subatmosférica muy leve (ΔP <1mbar) creada debajo de las marquesinas por las tomas de aire del motor provoca la entrada de aire atmosférico a través de los medios microporosos de la marquesina. Los medios transparentes de cubierta de fila porosa como Agribon AG-19 se utilizan actualmente como cubiertas de cultivo y están disponibles por <$ 1 / m 2 .

Las cubiertas bajas del túnel pueden ser soportadas por aros de alambre periódicos. El alambrón de acero de 3/16 “de diámetro se usa comúnmente y cuesta ~ $ 0.35 / lb en cantidad de compra.

La concentración solar fluida dinámica de Solaculture es mucho menos costosa que la concentración solar radiactiva y ofrece muchos beneficios adicionales. Los concentradores solares fluidos dinámicos de Solaculture pueden tener relaciones de concentración mucho más altas que los concentradores solares radiativos, y pueden ser mucho más eficientes. Las matrices de Solaculture pueden usar radiación solar directa y difusa, y no requieren seguimiento o espaciado.

La extracción de aire para un generador accionado por motor cofueled de una matriz Solaculture de 10 hectáreas (100,000 m 2 ) a través de un conducto de 1 m 2 produce una relación de concentración de 100,000 para aire calentado con energía solar, biogás y agua. Una radiación solar neta de 1kw / m 2 produce una entrada térmica de 100MW.

Las matrices de Solaculture pueden usar energía solar para aumentar la temperatura promedio del vertedero y así aumentar la productividad microbiana y la evaporación del agua contenida, un proceso que requiere una gran cantidad de energía térmica.

Gran parte de los EE. UU. Recibe 2.000kwh / m 2 / año de radiación solar, por lo que la energía solar puede tener un valor considerable en la evaporación y concentración de agua, calor, cultivos y producción de biocombustibles.

La EPA de EE. UU. Estima 5 Tg de emisiones de metano y 100 Tg de emisiones equivalentes de CO2 de los vertederos de EE. UU. En 2012, aproximadamente el 18% del total de emisiones de metano antropogénico de EE. UU. En 2012.

El valor anual de metano en vertederos de EE. UU. (5 Tg) es de ~ $ 220 mil millones.

Los costos de la tapa del relleno sanitario a menudo superan los $ 50.00 / m 2 . Los medios de cobertura de fila microporosos utilizados para la protección de cultivos (Agribon AG-19) cuestan ~ $ 0.5 / m 2 y están ampliamente disponibles.

La EPA de EE. UU. Estima que el costo del pozo de metano en los vertederos es de ~ $ 6.00 / m 2 y existe un costo adicional de extracción asociado con la plomería y los sopladores.

Las marquesinas de Solaculture se pueden colocar en vertederos operativos o cerrados para la producción de energía.

Los sistemas Solaculture ofrecen costos y tiempos de construcción más bajos que los conjuntos de tapa y pozo convencionales y pueden proporcionar agua dulce y calor además del combustible.

Solaculture ofrece una solución rentable a un problema ambiental.

Los procesos de biocombustibles industriales están asociados con microbios, enzimas y métodos costosos y patentados que se utilizan para racionalizar los trenes de procesos que cuestan decenas de millones de dólares y tardan varios años en demostrar el fracaso, y muchos de los que están en la nómina son reacios a cuestionar. No podemos obtener más energía de las plantas que la resultante de la luz solar local. Eliminar las plantas y enviarlas a una instalación remota para la producción de biocombustibles implica costos que son difíciles de racionalizar.

Las instalaciones industriales de procesamiento de biocombustibles consumen grandes cantidades de dinero de los contribuyentes, además de ser grandes usuarios de gas natural y electricidad, a menudo producidos a partir del carbón.

Si los procesos de biocombustibles realmente produjeran combustible más económico, ¿no se utilizarían para alimentar el proceso?

Los agricultores han aprendido a utilizar la energía solar de manera rentable y Solaculture ofrece a los agricultores un rango muy ampliado.

Para pequeñas cargas en ubicaciones remotas ya lo es. Muchos de los teléfonos de emergencia a los lados de las autopistas en los Estados Unidos funcionan con energía solar.

¿Estoy suponiendo que está hablando de la implementación residencial en la azotea o la implementación a escala de servicios públicos? La investigación básica (al menos la investigación de publicación …) tiende a ser académica. La Propiedad Intelectual necesita una licencia para una empresa que utilizará la IP. Solo otorgarán una licencia a la propiedad intelectual si les proporciona una ventaja competitiva en el mercado, y para hacer eso se requiere que los generadores de energía crean que pueden obtener un contrato el tiempo suficiente para recuperar su inversión para una forma de energía inherentemente intermitente. Hay compañías de corretaje que comprarán y distribuirán energía renovable a las personas que desean consumir toda la energía renovable a menudo por más dinero que los generadores heredados. Pero cada estado es diferente.
El almacenamiento de energía, que sigue siendo costoso ya que la electricidad de CA no se almacena directamente, es probablemente el factor limitante para el uso adicional de energías renovables altamente variables a menos que podamos lograr que los usuarios residenciales permitan que el operador de la red apague a una gran persona de sus cargas en caso de que se reduzca la generación complementaria sin carga base. Muchas empresas de servicios públicos ya tienen un programa similar, pero creo que solo apagan el aire acondicionado y luego solo durante unas horas como máximo.

En los Estados Unidos, ¡realmente amamos nuestro aire acondicionado!

El problema no es en realidad la eficiencia, es la producción fuera del pico. Una central eléctrica de carbón de 1 GW puede alcanzar 1 GW cuando sea necesario. Yacimientos de centrales hidroeléctricas también. Las centrales nucleares harán 1 GW y ni más ni menos. Pero la energía solar no puede responder a la demanda y solo puede producir esa potencia nominal de 1 GW a 1 o 2 veces por día. La única forma en que la energía solar puede volverse más barata, es decir, ofrecer todo lo que ofrecen las fuentes convencionales de energía es si de alguna manera resolvemos el problema del almacenamiento, que está bastante lejos, aunque algunas vías son prometedoras.

Ya lo es y se vuelve más barato todo el tiempo.

Ley de Swanson

La actualización de la energía solar en los edificios se amortiza, pero a muchas personas no les gusta la ecuación capex / opex. La energía solar incorporada en una nueva construcción se amortizará más rápidamente y generalmente es opex (como parte de una hipoteca).

El problema del almacenamiento es un problema interino: nos estamos moviendo al transporte EV / PHEV, y las baterías para eso pueden cumplir una doble función hasta que haya una red eléctrica global (el sol siempre brilla en alguna parte, ya que el viento sopla también).

La energía solar puede ser más barata que cualquiera de las fuentes convencionales de energía. Esto se debe a que el sol es la fuente de energía en la tierra. Las fuentes convencionales de energía, como el carbón, pueden ser limitadas y, en cierto momento, pueden agotarse. En San Diego, hay muchas propiedades residenciales que ya tienen paneles solares y también es hora de que tengas esto porque te ayudará mucho. Para ver más paneles solares y ver qué panel solar es adecuado para su hogar, vaya a Para todas sus necesidades de paneles solares residenciales

Hay que tener en cuenta que el precio no es el costo. Cuando se tienen en cuenta los costos futuros asociados con el cambio climático basado en el carbono o los costos del almacenamiento a largo plazo de los desechos nucleares, la energía solar es, con mucho, el costo más bajo. Tal vez el viento está cerca, pero la destrucción de la vida silvestre tiene un costo considerable, particularmente con polinizadores importantes como pájaros y murciélagos. Lamentablemente, las grandes empresas conocen el precio de todo y el costo de nada.