Cada vez son más las nuevas aplicaciones que pueden darse a los sistemas fotovoltaicos, así como su sinergia y combinación con otros sistemas, convirtiéndose en pieza clave del proceso de descarbonización sectorial
Cada vez son más las nuevas aplicaciones que pueden darse a los sistemas fotovoltaicos, así como su sinergia y combinación con otros sistemas, convirtiéndose en pieza clave del proceso de descarbonización sectorial.
La tecnología fotovoltaica en los últimos años se ha consolidado como la fuente de energía eléctrica renovable y limpia por excelencia, situándose como tecnología clave en el proceso de descarbonización y electrificación de nuestro sistema energético.
La Agencia Internacional de la Energía (AIE) ha situado a la energía fotovoltaica como ‘la reina’ del mercado eléctrico, al tratarse de una tecnología altamente competitiva como consecuencia de una fuerte reducción de sus costes en más de un 90% en los últimos 12 años, que ha llevado a la instalación a nivel mundial de 139 GWp en 2020, según datos de la AIE y de su fuerte carácter disruptivo, que permite su aprovechamiento tanto para plantas en suelo como para autoconsumo.
En nuestro país los datos parecen corroborar esta tendencia mundial ya que, según datos recientes de Red Eléctrica de España, a día de hoy hay más de 15 GW de potencia fotovoltaica instalados en nuestro país, triplicando su capacidad en poco más de tres años.
Pero su crecimiento y maduración no se queda aquí. Cada vez son más las nuevas aplicaciones que pueden darse a los sistemas fotovoltaicos, así como su sinergia y combinación con otros sistemas, convirtiéndose en pieza clave del proceso de descarbonización sectorial.
Agrovoltaica, FV flotante, BIPV y VIPV
Destacan nuevas aplicaciones de esta tecnología como la agrovoltaica, que consiste en la creación de sinergias entre la fotovoltaica y la agricultura, de manera que ambas utilicen la misma superficie beneficiándose mutuamente; la solar flotante, que consiste en su integración encima de masas de agua, permitiendo la mejora del uso del espacio, así como del rendimiento de la propia instalación y evitando la evaporación del agua; BIPV, es decir, la integración de la misma en la edificación como un elemento de construcción más; o incluso su integración en vehículos, conocida como ‘Vehicle-Integrated Photovoltaics, VIPV’.
En relación a los recursos distribuidos, las instalaciones de autoconsumo, junto con los sistemas de almacenamiento, la agregación de la demanda o las comunidades energéticas van a tener un importante papel en el sector energético, aportando servicios de flexibilidad en las redes. Se trata de nuevos recursos que legislativamente están todavía pendientes por explorar.
Para avanzar en el desarrollo de estas nuevas aplicaciones, es fundamental seguir investigando y apoyando el desarrollo de proyectos de investigación que investiguen sobre las barreras, retos, pero también oportunidades de este tipo de sistemas, introduciéndolos de manera progresiva en el mercado fotovoltaico.
Son numerosos los proyectos y las temáticas en las que venimos trabajando desde hace años desde la Unión Española Fotovoltaica y desde FOTOPLAT, como asociación empresarial y plataforma tecnológica fotovoltaica, respectivamente, con el objetivo de seguir avanzando en el futuro de esta tecnología.
PVP4Grid
El proyecto H2020 PVP4Grid, en el que UNEF participó entre 2017 y 2019 como partner junto con otras entidades, tenía como objetivo fomentar el desarrollo del autoconsumo mejorando su integración en el sistema eléctrico a través del mercado, en un momento en el que todavía quedaba mucho por explorar sobre los beneficios de este tipo de instalaciones. Para ello, se analizó el marco normativo del autoconsumo de varios países y se evaluaron nuevos modelos de gestión y de negocio de autoconsumo, combinando fotovoltaica, almacenamiento, demanda flexible y otras tecnologías para obtener un producto comercialmente viable.
Con este objetivo, en el seno del proyecto se han desarrollado diversas guías técnicas en las que se han analizado los diversos escenarios legislativos sobre el autoconsumo, una herramienta online que permite comparar el coste del kWh de la instalación fotovoltaica comparada con los costes de la factura de electricidad y simulaciones cuantitativas que determinan el impacto y los beneficios de las comunidades energéticas.
Para considerar todas las posibles configuraciones posibles, se han identificado tres grupos sobre los que se han estudiado diferentes parámetros y que se han denominado ‘conceptos PVP4Grid’. Por un lado, un grupo 1 caracterizado por estar formado por un solo autoconsumidor, que sería el ejemplo de autoconsumo residencial unifamiliar; un grupo 2 que correspondería a un autoconsumo colectivo, donde los autoconsumidores están conectados en la misma red interior; y un grupo 3, en el que habría un autoconsumo a través de red que correspondería con el concepto de comunidades energéticas.
El concepto definido de comunidades energéticas (Gráfica 1) incluía sistemas de autoconsumo colectivos, tanto en red interior como a través de red, sistemas de almacenamiento a través de baterías e incluso vehículos eléctricos.
Gráfica 1: concepto de Energy community considerado en PVP4GRID. Fuente PVP4GRID
Sobre este concepto, se llevó a cabo un análisis cuantitativo mediante simulación para la cual se extrajeron datos iniciales de cada uno de los países, como son la localización geográfica, la temperatura o la irradiancia (en el caso de España se ha cogido Madrid), y se calcularon datos de entrada, como son la eficiencia del sistema fotovoltaico y el número de horas de funcionamiento por año, la demanda de calor y de electricidad o el coste de la energía en cada país, así como el diseño de la tarifa.
La simulación se llevó a cabo teniendo en cuenta un marco futuro de completa electrificación de la economía y tres escenarios posibles. Uno en el que la demanda de electricidad se satisface solamente a través del consumo de la red (‘Grid Consumption’), sin inversiones en energías renovables ni almacenamiento; otro segundo intermedio, en el que hay instalaciones de autoconsumo e inversiones en almacenamiento, pero no existe la posibilidad de compartir la energía entre los diferentes usuarios (‘No community’), y un tercero en el que existen comunidades energéticas (‘Community’), en las que los consumidores pueden intercambiar energía entre ellos y la energía puede ser obtenida procedente de un edificio cercano a través de la energía excedentaria.
En el caso de España, los resultados mostraron que los costes totales anuales en el caso del escenario de consumo de red son mucho mayores que en el caso de escenario intermedio, en el que hay un despliegue del autoconsumo y de las energías renovables, pero sin la formación de comunidades energéticas. Los costes totales anuales se reducen hasta un 40% menos en el escenario en el que hay comunidades energéticas.
Gráfica 2: Costes totales anuales en términos de inversión, consumo de energía de la red, costes fijos y posibles ingresos por la venta de electricidad excedentaria.
En términos de costes totales, las simulaciones dejaban claro como el uso de fotovoltaica y almacenamiento, tanto en la modalidad individual como de autoconsumo compartido, suponían un ahorro para los miembros de la comunidad, produciéndose un desplazamiento de gastos de operación (mayormente el consumo de energía de la red) a gastos de inversión asociados a la instalación fotovoltaica y las baterías. Además, comparando con otros países, las diferencias de costes al incluir fotovoltaica y almacenamiento, incluso cuando no hay comunidad con el escenario de consumo de red, son mucho mayores en países donde hay más horas de funcionamiento, como es el sur de Europa (España, Portugal e Italia), pero también en países donde los costes de la energía son muy altos.
Estos resultados, a pesar de que ahora mismo pueden resultar obvios por los elevados precios del mercado mayorista de electricidad, en su momento fueron claves para seguir potenciando el autoconsumo y sus modelos de negocio asociados.
Otros proyectos en los que UNEF participa
En los últimos años, desde UNEF hemos seguido presentado otros proyectos poniendo el foco en estas nuevas aplicaciones de la fotovoltaica.
En concreto, en 2021 presentamos el proyecto AGROVOL-LIFE, pendiente todavía de resolución junto con CEPSA, IFAPA, Universidad de Córdoba y TEPRO, con el objetivo de desarrollar herramientas de ayuda a la toma de decisiones para evaluar la eficiencia energética y agro-ambiental de plantas agrovoltaicas en ecosistemas mediterráneos, así como ayudar en el proceso de decisión por parte de la administración pública y agricultores.
Con el objetivo de fomentar el intercambio de información entre los agentes académicos y el sector industrial en el proceso de transición energética y de mejorar el marco educativo en el sector de las tecnologías renovables, en 2021 se presentó el proyecto SUNSHINE-MED (pendiente de resolución) con el objetivo de identificar características comunes y diferencias entre los países del Mediterráneo para potenciar el diálogo y el intercambio de conocimiento, a través del networking y de procesos educativos.
Los datos nos demuestran que la tecnología fotovoltaica ya es una tecnología madura y competitiva. Sin embargo, es imprescindible seguir desarrollando e investigando nuevos diseños y aplicaciones de esta tecnología que nos permitan alcanzar los objetivos de descarbonización fijados y construir en definitiva un mundo mejor, más verde y limpio.