COSTOS SOLAR-FOTOVOLTAICO


Los precios de los Paneles Fotovoltaicos (FV), se ha reducido a más de 10 veces su precio en los últimos 30 años, sin embargo, el costo nivelado actual de la electricidad (LCOE) de los paneles FV siguen siendo aún más altos que los precios en el mercado mayorista de electricidad. La competitividad en otros mercados depende de una variedad de condiciones locales.


El LCOE de los sistemas de paneles FV, generalmente dependen en gran medida del costo de los componentes individuales del sistema, así como la ubicación y otros factores que afectan el rendimiento global del sistema. El mayor componente del costo de inversión de los sistemas fotovoltaicos es el costo del panel o módulo fotovoltaico. Hay otros factores de costos que afectan al LCOE como el equilibrio de los componentes del sistema (ECS: todas las piezas de un sistema solar fotovoltaico con excepción de los módulos solares fotovoltaicos, inversores, sistemas de montaje y estructuras), el costo de instalación, operación y mantenimiento. Debido a la dinámica del desarrollo de costos de sistemas fotovoltaicos, en esta sección se centra en las tendencias de costos más que el costo actual. No obstante, los costos de los últimos se presentan en la discusión de los factores de coste individuales y LCOE resultante a continuación.


El promedio global de los precios mundiales de energía fotovoltaica de la fábrica de paneles se redujo de alrededor de 22 USD/W en 1980 a menos de 1,5 USD/W en 2010 (Bloomberg, 2010). La mayoría de los estudios sobre la curva de aprendizaje de energía fotovoltaica se enfocan en los paneles FV, ya que representan el ítem con mayor costo por unidad dentro de un sistema fotovoltaico (Yang, 2010). Los rangos históricos de aprendizaje de experiencias sobre paneles FV están entre 11% y 26% (Maycock, 2002; Parente et al, 2002;. Neij, 2008; IEA, 2010c), con un tasa de progreso promedio del 80% y, en consecuencia, una tasa media histórica de aprendizaje (experiencia en el factor precio) del 20%, lo que significa que el precio se redujo en un 20% por cada duplicación de las ventas acumuladas (Hoffmann, 2009;. Hoffmann et al,2009). La figura 7.3.1a ilustra la evolución de precios en los paneles FV de silicio cristalino en los últimos 35 años, mientras que la figura 7.3.1b ilustra las eficiencias alcanzadas por distintos laboratorios. El enorme crecimiento de la demanda a partir de 2003 condujo a un aumento de los precios debido a la oferta limitada del mercado, que luego se transformó en un mercado impulsado por la demanda, lo que conduce a una reducción significativa de precios debido al exceso de capacidad de paneles en el mercado (Jäger-Waldau, 2010a).






El segundo mayor costo técnico  relacionado es el debido a los ECS, donde el elemento más importante es el inversor. Mientras que la curva de experiencia general de los ECS fue entre 78% y 81%, o una tasa de aprendizaje de 19% a 22%, muy similar a la tasa de los paneles, la tasa de aprendizaje para los inversores eran sólo del 10% (Schaeffer et al., 2004). Una tendencia similar se encontró en los EE.UU. para la reducción de costos de mano de obra atribuida a instalar sistemas fotovoltaicos (Hoff et al.,2010).


El costo promedio de inversión de los sistemas fotovoltaicos, que son la suma de los costos de los paneles FV, los ECS  y los costos de instalación, ha también decaído significativamente en el último par de décadas y se prevé que continúe disminuyendo rápidamente al igual que la tecnología fotovoltaica y los mercados maduros. Sin embargo, la baja de precio del sistema  varía significativamente según la localización y depende en gran medida de los esquemas de ayuda aplicados y de la madurez de los mercados (Wiser et al., 2009). La figura 7.3.2a muestra el sistema de evolución de los precios en Europa, Japón y los EE.UU. La figura 7.3.2b muestra la evolución desde el 2010 hasta la actualidad.






Los costos medios ponderados de la capacidad de inversión de los sistemas fotovoltaicos instalados en los EE.UU. se redujo de los 9,7 USD/W en 1998 a 6,8 USD/W en 2008. Esta disminución se atribuyó principalmente a una caída en los ECS . La Figura 7.3.2 también muestra que los precios de los sistemas fotovoltaicos ha seguido disminuyendo considerablemente desde la segunda mitad de 2008. Esta disminución se considera que es debida a un enorme aumento en la capacidad de producción y el exceso de capacidad de producción y, en consecuencia, el aumento de la competencia entre empresas fotovoltaicas (LBBW, 2009; Barbose et al, 2010;. Casas de Moneda, 2011). Más en general, la Figura 6.3.2 muestra que la brecha entre diferentes regiones en los precios de sistemas fotovoltaicos, o costos de la inversión, se redujo hasta el año 2005. El primer trimestre de 2010 el precio promedio de los sistemas fotovoltaicos en Alemania se redujeron a  3,315 USD/W para sistemas por debajo de 100 kW (Bundesverband Solarwirtschaft e.V., 2010). En 2009, proyectos de película delgada a la escala de un servicio público fueron reconocidos a precios tan bajos de 2,72 USD/W (Bloomberg, 2010).


Los costos de operación y mantenimiento de sistemas fotovoltaicos de generación de electricidad son bajos y son alrededor de un 0,5% a un 1,5% anual de los costos de inversión inicial (Breyer et al, 2009;. IEA, 2010c).


El principal parámetro que influye en el factor de planta de un sistema fotovoltaico es la radiación solar anual actual en un lugar determinado dado en kWh/m2 al año. Los factores de planta para las instalaciones fotovoltaicas se sitúan entre un 11% y un 24% (Sharma, 2011), que está acorde con los primeros hallazgos de la Agencia Internacional de Energía acerca de los sistemas de potencia fotovoltaico (IEA, 2007), que encontró que la mayoría de los sistemas fotovoltaicos residenciales tenían un factor de planta alrededor de 11% a 19%. Los sistemas a escala de servicio público en sistemas actualmente en construcción o en fase de planificación se prevé tendrán un factor de planta de 20% a  30% (Sharma, 2011).


Basado en datos reciente representativos de la gama global de costos de inversión alrededor de 2008, como se mencionó anteriormente, los siguientes dos gráficos muestran la sensibilidad del LCOE ante varios tipos de sistemas fotovoltaicos con respecto a los costos de inversión (Figura 7.3.3, panel superior) y de actualización (Figura 7.7.3, panel inferior) como una función del factor de planta.





Estas figuras ilustran  como el LCOE de los distintos proyectos depende en gran medida de la combinación particular de los costos de inversión, tasas de descuento y los factores de capacidad, así como sobre el tipo de proyecto (residencial, comercial, servicios públicos).


Varios estudios han publicado  LCOE para la generación de electricidad fotovoltaica basada en supuestos y metodologías diferentes. Con base en el precio de la inversión para los proyectos de película delgada de 2,72 USD/W en 2009 y otros supuestos, Bloomberg (2010) evaluó a los LCOE en el rango de 145 y 363 USD/MWh. Breyer et al.(2009) encontró LCOE en el rango de 192 a 226 USD/MWh en regiones de radiación solar elevada (> 1.800 kWh/m2 al año) en Europa y los EE.UU. en 2009. Todos estos rangos pueden ser considerados como razonablemente alcanzables dada la oscilación del LCOE que muestra la Figura 7.3.3.


Suponiendo que el mercado fotovoltaico continuará creciendo a más del 35% al año, el costo se espera que disminuya más del 50%, a aproximadamente 73 USD/MWh en 2020 (Breyer et al., 2009). La Tabla 7.3.1 muestra las proyecciones de la Agencia Internacional de Energía sobre la tecnología fotovoltaica realizadas en 2010, que son algo menos ambiciosas, pero aún así muestran una reducción significativa (IEA, 2010c). El escenario de implementación subyacente supone 3.155 GW de capacidad fotovoltaica instalada acumulada en 2050.




El objetivo del Plan de Tecnología del Departamento de Energía Solar de los EE.UU. es hacer que la electricidad generada por fotovoltaicos tenga costos competitivos con los precios de mercado en los EE.UU. para el año 2015. Sus ambiciosos objetivos de costos de energía para diversos sectores del mercado son 80 a 100 USD/MWh para uso residencial, 60 a 80 USD/MWh con fines comerciales y 50 a 70 USD/MWh para los servicios públicos (EE.UU. Departamento de Energía, 2008). Todos estos objetivos de costos son ligeramente inferiores a lo que parece ser posible lograr para los proyectos de tipo similar conocidos alrededor de 2008, incluso en condiciones muy optimistas. Teniendo en cuenta las continuas reducciones de costos en el corto plazo, estos objetivos de costos parecen estar bien al alcance de los proyectos que se pueden realizar en condiciones favorables. Se requerirá un mayor progreso relativo, sin embargo, para permitir el logro de dichos costos en una escala más amplia.