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tribuna libre / OPINIÓN

Energía solar fotovoltaica y consumo eléctrico en España

1/09/2017 - 

Una de las preguntas habituales cuando se habla de energía solar fotovoltaica es si se podría producir toda la energía eléctrica consumida en España con placas solares fotovoltaicas. La segunda pregunta que surge inmediatamente después es si habría espacio suficiente en nuestro país para poder colocar esas placas.

Hace algunos años demostramos desde el Grupo de Energía Solar de la Universitat Politècnica de València que sí es posible. Vamos a comprobarlo haciendo un cálculo sencillo con los datos de consumo eléctrico en España del año 2016, que están publicados en el informe anual de Red Eléctrica Española.

La energía eléctrica consumida en la península en el año 2016 fue de 249.980 GWh. Cogemos la península dejando fuera Baleares y Canarias, puesto que para cada isla habría que hacer una instalación individual, dado que siempre es más eficiente generar la energía en el lugar en el que se consume.

El número de horas al año que las placas solares están produciendo depende de la zona geográfica. En el caso de la energía solar habría que situarlas en el sur de España, que tiene mayor número de horas de sol. Zonas como Córdoba o Jaén tienen más de 1.600 horas/año de producción efectivas (descontadas ya las pérdidas que se producen en el propio proceso de producción eléctrica).

La potencia de placas que necesitamos es entonces:

Potencia en placas = 249.980 GWh/año / 1.600 h/año = 156,2375 GW pico en placas

Las placas fotovoltaicas que se utilizan habitualmente en la actualidad tienen una potencia de 300 Wpico. Teniendo en cuenta que 1 GW son mil millones de vatios, el número de placas que necesitaremos es:

Nº de placas = 156,2375 x 1.000.000.000 Wpico en placas / 300 Wpico de una placa =

                     = 520.791.666,7 placas

Por tanto, con algo más de 520 millones de placas podemos producir toda la energía eléctrica que consumimos en España en un año.

Superficie necesaria para colocar estas placas

Una placa de 300 Wpico ocupa una superficie un poco menor de 2 metros cuadrados. La superficie que necesitamos para colocar cada una de las placas es superior a este valor, puesto que tienen que situarse en filas y cada fila debe estar separada de la siguiente el espacio necesario para que no se hagan sombra.

necesitaríamos ocupar el 0,64 % de España para producir con placas solares fotovoltaicas toda la energía eléctrica que consumimos en 2016

En los cálculos que hemos hecho en el Grupo de Energía Solar, esta superficie necesaria es inferior a los 6 metros cuadrados por placa, es decir, una placa de 2 metros cuadrados necesita 6 para dejarla separada de otras placas y colocar los elementos que necesita la instalación.

Con este valor, la superficie que necesitaríamos es:

Superficie total = 520.791.666,7 placas x 6 metros cuadrados/placa =  3.124.750.000 metros cuadrados = 3.124,75 kilómetros cuadrados

La España peninsular tiene 492.175 kilómetros cuadrados, por lo que haciendo una simple división vemos que necesitaríamos ocupar el 0,64 % de la superficie total de España, para producir con placas solares fotovoltaicas toda la energía eléctrica que consumimos en el año 2016. Es decir, tenemos espacio más que suficiente para instalar las placas con las que producir la energía eléctrica que consumimos.

Recordemos aquí que España tiene grandes superficies desérticas, sobre todo en el sur de la península, lugar en el que la radiación solar es más alta. Por tanto, es la zona en la que conviene poner las placas, puesto que producirán más energía eléctrica y además ocuparíamos superficies desérticas que no se utilizan para usos agrícolas o de cualquier otro tipo.

¿Es factible construir instalaciones para llegar a esta potencia?

La respuesta es que sí. Países como China, EE.UU. o India tienen en funcionamiento centrales de gran tamaño, de hasta 1000 MW (o 1 GW), que utilizan más de 3 millones de placas en una sola central. Con todo, es evidente que sería un proceso progresivo, dada la magnitud del número de placas a utilizar.

Recordemos también que España tiene en la actualidad instalados 4.674 MW (o 4,674 GW) de placas solares fotovoltaicas, a pesar de que en los últimos cinco años prácticamente no se ha incrementado esta cantidad. Estas instalaciones fotovoltaicas existentes aportan el 3,1 % de la energía eléctrica total que consumimos en nuestro país.

Un factor adicional a tener en cuenta es que las placas pueden ser fabricadas por empresas españolas, que ya existen y tienen una trayectoria tecnológica y profesional probada, lo que llevaría asociado la creación de puestos de trabajo cualificados y bien remunerados en nuestro país.  

¿Qué hacemos en las horas en que no hay sol?

La energía solar se produce a las horas centrales del día, pero no por la noche. Para garantizar el consumo eléctrico en cualquier hora del día, habría que construir, además de las centrales fotovoltaicas, otras centrales para almacenamiento de energía. Desde hace décadas tenemos en funcionamiento en nuestro país las de elevación de agua, como la de Cortes-La Muela, que posee una potencia de 1,7 GW o la central gestionada por Acciona situada en Canfranc.

Si instalásemos los 156,2375 GW de placas fotovoltaicas que hemos calculado, a mediodía sobraría energía, puesto que consumimos en torno a 40 GW (en los días que más energía eléctrica se consume) y, de forma habitual, se estarían produciendo más de 100 GW. La energía sobrante la utilizaríamos para subir agua a un gran depósito, situado normalmente en la cima de una montaña, al lado de un pantano (tal como se hace actualmente cuando se produce más energía que la que se consume). Cuando no se produjese energía mediante las placas fotovoltaicas o la que se estuviese produciendo fuese menor que la que se necesitase, dejaríamos bajar el agua hasta el pantano y produciríamos mediante generadores hidráulicos la energía eléctrica que necesitásemos.

Señalemos aquí que no se consume agua, sino que solo se bombea almacenándola en altura y luego se deja caer produciendo energía eléctrica. También se puede bombear agua de un pantano al anterior que está en la misma cabecera del rio, con el mismo proceso: se sube agua cuando hay excedentes de energía y se deja bajar cuando queremos producir energía eléctrica.

¿Cuál es la mejor solución posible?

Desde nuestro punto de vista pensamos que la mejor opción es aprovechar las ventajas de la generación fotovoltaica comenzando con pequeñas instalaciones situadas sobre las cubiertas de los edificios. De esta manera la energía se consume en el momento en que se produce y en el lugar en el que se está produciendo.

Naves industriales, edificios de viviendas, casas unifamiliares, edificios públicos, parkings de centros comerciales, etc. poseen espacios en sus cubiertas que permiten colocar placas solares fotovoltaicas. En la Universitat Politècnica de València lo hemos comprobado, puesto que tenemos una instalación fotovoltaica de 17,5 kW en la cubierta de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Diseño. Desde hace 17 años viene produciendo energía eléctrica que consumimos directamente en la escuela, disminuyendo la energía que compramos y pagamos a la compañía eléctrica.

la mayor cantidad de energía se produce en las horas centrales del día, que es cuando se produce un pico de consumo eléctrico en todo el país

La generalización de este tipo de centrales, que pueden tener desde unos pocos kilovatios hasta 2.000 o más, sería un primer paso para llegar a lo que se suele denominar “generación distribuida”, con numerosas centrales de energía solar fotovoltaica repartidas por todos las centros urbanos y polígonos industriales.

Tiene además la ventaja de que la mayor cantidad de energía se produce en las horas centrales del día, que es cuando se produce un pico de consumo eléctrico en todo nuestro país. Con muchas centrales fotovoltaicas produciendo esa energía en el lugar en el que se está consumiendo, las líneas de distribución eléctrica tendrían que transportar menos energía en horas punta, lo que supone una ventaja adicional para el sistema eléctrico de distribución, que tendría así menores pérdidas y menor grado de saturación, en las horas más problemáticas del día.

¿Por qué no se está haciendo entonces?

Una cuestión es la posibilidad técnica de hacer algo y otra la voluntad política de hacerlo. Si se generalizan las centrales pequeñas de autoconsumo, las compañías eléctricas perderían progresivamente una parte importante de su facturación y probablemente no están dispuestas a que esto ocurra. La capacidad que las compañías eléctricas tienen para influir sobre las decisiones políticas puede ser el motivo por el que en España, con unas condiciones de sol excepcionales, no se está progresando en la generalización de instalaciones fotovoltaicas.

Hay que recordar aquí que habitualmente se suele decir que España no tiene recursos energéticos propios, pero esta afirmación no es cierta. Lo que no tenemos es combustibles fósiles, como petróleo o gas, lo que nos lleva a depender de la importación de dichos combustibles, estando sometidos a las fluctuaciones del precio de los mismos.

Sin embargo, sí tenemos sol y viento, combustibles que permiten producir energía con tecnologías maduras y muy baratas, actualmente más competitivas que las basadas en combustibles fósiles o en la energía nuclear. Si aprovechásemos esa energía del sol y del viento, tendríamos una autonomía energética y ahorraríamos miles de millones en importaciones de combustibles.

Adicionalmente hay que recordar que también tendríamos menos emisiones de CO2 dado que actualmente se emiten 0,3 kg de CO2 por cada kWh generado en España. Eso supone alrededor de 75 millones de toneladas de CO2 al año, solo en la península, que podrían reducirse prácticamente a cero, puesto que las energías renovables no producen emisiones de CO2. Podríamos cumplir así los acuerdos internacionales a los que España se ha comprometido y contribuir a disminuir la emisión de gases de efecto invernadero que están provocando el cambio climático.

Juan Ángel Saiz (*), Elías Hurtado Pérez (*). 

Ángela Saiz Meliá.

* Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universitat Politècnica  de València

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