¿Cuál es el futuro de la Concentrada Fotovoltaica?

Answer 1

El mercado concentrado de energía solar está listo para llegar a los US $ 8.67 mil millones para 2020 con un CAGR del 20.30%.

El mercado global de energía solar concentrada (CSP) tiene una gran oportunidad de crecer debido a la creciente implementación de los sistemas de almacenamiento de calor, así como a la hibridación de las plantas de energía solar concentrada con las centrales térmicas tradicionales. Se dice que la tecnología CSP es de una naturaleza inmensamente intensiva en capital y se puede implementar a escala comercial sin el requisito de apoyo de instituciones financieras y gubernamentales. Los actores prominentes que operan en el mercado global de CSP están floreciendo continuamente debido a la demanda de energía en constante aumento y la creciente preocupación por la energía limpia en los países en desarrollo.

Factores tales como la creciente concienciación sobre el calentamiento global y las crecientes emisiones de gases de efecto invernadero están impulsando el mercado general para la CSP. Además, el aumento de los precios de las fuentes de energía tradicionales y la creciente preocupación por el suministro futuro de energía aumentarán aún más el desarrollo del mercado de energía solar concentrada.

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Además, los incentivos y el apoyo proporcionados por el gobierno a nivel mundial proporcionarán un mayor impulso al desarrollo del mercado en los próximos años. Por el contrario, el elevado costo de la generación de electricidad puede surgir como un obstáculo para el crecimiento del mercado global de energía solar concentrada.

Answer 2

El mayor oponente del CPV es el PV de panel plano de silicio cristalino (c-Si). Hasta la fecha, el costo del sistema del panel fotovoltaico c-Si es de alrededor de 1 $ / Wp, mientras que el costo del CPV es de alrededor de 1,5 $ / Wp a 2,5 $ / Wp [1]. En otras palabras, el costo del sistema de CPV se debe triplicar para poder competir con el PV de panel plano.

Podemos desglosar el costo del sistema de CPV utilizando la siguiente fórmula y ver cómo el CPV puede llegar allí.

Costo del área = costo de la celda / concentración + costo del módulo + costo del rastreador

Costo del sistema = costo del área / (eficiencia del sistema * iluminación) + costo BOS

Actualmente el (costo del módulo) + (costo del rastreador) es de alrededor de $ 597- $ 654 / m ^ 2 [2]. El costo de la celda es ~ $ 1100 / m ^ 2. Con una concentración de 500x o 1000x, el costo de la celda se vuelve marginal en el costo del área. Por lo tanto, tenemos que aumentar significativamente la eficiencia del sistema o reducir el costo del módulo + rastreador, ambos no son fáciles:

1. Mejorar la eficiencia del sistema:

La eficiencia del sistema de CPV está cerca del 30%. Esto es principalmente limitado por la eficiencia de la celda. Actualmente la eficiencia de la mejor célula de CPV disponible es del 46%. Una eficiencia celular del 50% y una eficiencia del sistema del 35% es una expectativa razonable en los próximos cinco a diez años (consulte la figura a continuación). Más del 50% de eficiencia celular necesita un avance radical en la arquitectura actual de células solares, debido a que la eficiencia celular de última generación ya está muy cerca de su límite termodinámico.

2.Reducir módulo y rastreador de costos.

Dos formas posibles de reducir el cos:

– La materia prima (acero y plásticos) de alguna manera se vuelve muy barata o el costo del proceso de fabricación puede reducirse. No sé casi nada sobre la fabricación o los precios de la materia prima, así que no puedo comentar sobre esto.

– Un diseño revolucionario de módulo CPV puede reemplazar el diseño actual. Ha habido algunas ideas muy ambiciosas como esta.

Aunque la perspectiva del CPV parece pesimista, creo que todavía hay algunas oportunidades para el CPV.

CPV tiene el rendimiento energético más alto en comparación con otras tecnologías fotovoltaicas, especialmente en los lugares con luz solar de alta calidad. En algunos lugares, estos rendimientos de energía adicionales pueden justificar el costo del sistema de CPV. Por lo tanto, CPV todavía tendrá un mercado muy nicho.

Otra forma de aumentar el rendimiento económico es combinar el CPV con la energía solar térmica. Esto utiliza el calor residual generado en la célula solar para hacer el trabajo. Para hacer que el calor residual sea más útil, la temperatura de funcionamiento de la célula solar debe ser alta, lo que constituye otro desafío. También es importante la eliminación de aplicaciones valiosas de la energía solar térmica.

Referencias

[1] Estado actual de la tecnología fotovoltaica concentradora, Fhg-ISE y NREL, enlace

[2] Progreso en la energía fotovoltaica, vol. 20, p. 801.

Answer 3

El CPV se vuelve competitivo una vez que la fabricación se escala a volúmenes significativos. Esto es lo que permitió que los precios de los PV bajaran tan dramáticamente.

Al ofrecer el doble de eficiencia de la energía fotovoltaica, el CPV puede proporcionar una capacidad de energía determinada al instalar la mitad de hardware.

Esto aún no ha sucedido porque la mayoría de los diseños de CPV hasta el momento no han demostrado el rendimiento y la confiabilidad suficientes para merecer inversiones en el escalado de la producción.

Con el diseño y la ingeniería adecuados, el CPV puede lograr el doble de eficiencia de la energía fotovoltaica y, al mismo tiempo, cuesta lo mismo por metro cuadrado de área activa que fabricar. Por lo tanto, el costo de la energía generada ($ / kWhr) es menos de la mitad del PV.

Una célula fotovoltaica tiene un límite de eficiencia teórica del 29% y el registro de laboratorio se ha mantenido en un 25% desde el año 2000. Es probable que los módulos típicos se estabilicen alrededor de un 20% de la eficiencia en los próximos años. Una celda de CPV tiene un límite de eficiencia teórica de más del 70% y el récord de laboratorio es del 46%, con una mejora promedio del 1% por año. Una celda del 50% está a la vista y los módulos comerciales alcanzarán el 40% para 2020.

Solergy (www.solergyinc.com) ofrece CPV de alto rendimiento y bajo costo (incluidos paneles y rastreadores de 2 ejes) con su diseño exclusivo y patentado que resuelve los problemas de tecnología que han impedido el éxito de CPV hasta el momento.

Answer 4

El futuro de la energía solar concentrada está condenado a ser gris. Surgió en segundo plano que la eficiencia de las células solares aumenta con la iluminación, y las células solares de alta eficiencia son muy caras, por lo que usar una pequeña área de células solares de alta eficiencia y concentrar una gran área de luz solar en ellas obtendrá un buen equilibrio entre alta potencia y alta costo. Pero a medida que pasa el tiempo, las células solares son cada vez más baratas, su eficiencia es mayor y, sin embargo, el sistema de enfriamiento y concentración del CPV no tiene una curva de reducción de costos tan rápida. Así que la tendencia es clara.