El potencial del área sin explotar para la energía fotovoltaica en la Unión Europea

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10 de abril de 2022

El objetivo político de la Energía Fotovoltaica en la Unión Europea es transformarse en una economía próspera, moderna, competitiva y climáticamente neutra para 2050. Para acelerar esta transición, la Comisión Europea ha presentado un Pacto Verde Europeo en 2019.

 

By Arnulfo Jäger-Waldau

Comisión Europea, Centro Común de Investigación, Ispra


 

Resumen

 

El objetivo político de la Unión Europea es transformarse en una economía próspera, moderna, competitiva y climáticamente neutra para 2050. Para acelerar esta transición, la Comisión Europea ha presentado un Pacto Verde Europeo en 2019. El objetivo es reducir hasta 55 % de las emisiones de gases de efecto invernadero para 2030. El documento analiza el papel que puede desempeñar la generación de electricidad fotovoltaica para lograr esto y si las áreas requeridas para la instalación de la energía fotovoltaica necesaria están disponibles. Luego de una revisión de la literatura existente, el documento concluye que un mejor uso de la tecnología que se ha descuidado en gran medida hasta ahora, junto con opciones de uso dual, generaría mucha más capacidad fotovoltaica que la requerida para lograr una economía neutral.

 

1. Introducción

 

El documento de análisis que respalda la Comunicación de la Comisión Europea “Una visión estratégica europea a largo plazo para una economía próspera, moderna, competitiva y climáticamente neutra” [1] destaca el papel de la generación de energía solar fotovoltaica como uno de los pilares para descarbonizar el suministro eléctrico de la Unión Europea (UE). El crecimiento del mercado y el progreso tecnológico han convertido a la energía fotovoltaica (PV) en una de las tecnologías de generación más rentables. En los últimos años, un número cada vez mayor de Estados miembros de la Unión Europea han introducido subastas de energía solar. Esta tendencia ha llevado a una disminución en los niveles de precios de la electricidad generada por energía fotovoltaica, que actualmente tiene un promedio de entre 35 y 70 EUR/MWh en toda la Unión Europea. La oferta más baja en la segunda subasta portuguesa de agosto de 2020 fue de 11.14 EUR/MWh casi un 25% menos que los 14.76/MWh de la primera subasta de julio de 2019 [2].

 

La capacidad total de la subasta fue de 670 MW, y los proyectos con una capacidad combinada de 483 MW incluyen almacenamiento. Estos proyectos deben realizarse a fines de junio de 2024. El número de plantas de energía solar fotovoltaica, incluidas algunas con almacenamiento [3], construido sin ningún tipo de subvención crece cada año en más y más países. Con la actual mejora de la industria y la reducción de costos en el sector de las baterías, los sistemas fotovoltaicos residenciales con almacenamiento seguirán muy pronto y proporcionarán electricidad a costos por debajo de los precios minoristas, no solo en los mercados individuales.

 

2. Antecedentes de la política

 

Hace más de 20 años, el Consejo Europeo y el Parlamento Europeo adoptaron el “Libro Blanco para una Estrategia Comunitaria y un Plan de Acción” [4]. El objetivo de la Unión en ese momento era duplicar la proporción de energías renovables en el consumo interno bruto total de energía, que representó del 6 % en 1996 al 12 % en 2010. El nivel de ambición aumentó gradualmente con el tiempo, pero el enorme potencial de recursos de las energías renovables en general y la fotovoltaica en particular aún no han sido aprovechadas [5].

 

En diciembre de 2019, durante la conferencia de las partes (COP) 25, la presidenta de la Comisión de la UE, Ursula von der Leyen, presentó su agenda para una reducción más rápida de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en la Unión Europea “Un Pacto Verde Europeo” [6]. En comparación con el objetivo de reducción de GEI del 40% de la Directiva de Energías Renovables (RED II) de 2018 [7], el Green Deal exige una reducción de hasta el 55 % para 2030 en relación con 1990. El Green Deal tiene como objetivo la neutralidad climática en la UE para 2050, garantizar una transición justa e inclusiva, así como diseñar medidas para ayudar a las empresas europeas a convertirse en líderes mundiales en productos y tecnologías limpias.

 

En enero de 2020, la Comisión Europea presentó su plan para financiar el Green Deal y movilizar 1 billón de euros de inversiones sostenibles durante la próxima década [8]. El siguiente paso fue la propuesta de una Ley Europea del Clima en marzo de 2020 [9]. La ponente del Parlamento Europeo para la Ley del Clima, Jytte Guteland, declaró en abril de 2020 que respaldaría un objetivo de reducción de emisiones del 65 %, en línea con el informe de brecha de emisiones de la ONU de noviembre de 2019 [10].

 

Para contrarrestar las consecuencias económicas del confinamiento por la COVID-19, el Consejo Europeo acordó un fondo de recuperación de 750 21 millones EUR el 2020 de julio de XNUMX [11]. El presupuesto se está discutiendo ahora en el Parlamento Europeo para su aprobación. Este fondo tiene como objetivo poner a la UE firmemente en el camino hacia una recuperación sostenible y resiliente, creando puestos de trabajo y reparando el daño inmediato causado por la pandemia de COVID-19. Al mismo tiempo, el fondo debe apoyar las prioridades verdes y digitales de la Unión. Como siguiente paso, los Estados miembros deben preparar planes nacionales de recuperación y resiliencia para que sean examinados por la Comisión Europea. En estos planes, los Estados miembros deben delinear su agenda individual de reforma e inversión para los años 2021-2023.

 

3. Estado de la fotovoltaica en la UE

 

Desde la introducción de la primera Directiva Europea de Energías Renovables en abril de 2009, la capacidad total de energía solar fotovoltaica instalada en la Unión Europea (EU27) y el Reino Unido se ha multiplicado por más de 10, de 11.3 GW a finales de 2008 a más de 134 GW a finales de 2019 (Figura 1) [12,13]. Las instalaciones en azoteas residenciales y comerciales representaron alrededor del 60% de esta capacidad. En una comparación mundial, la Unión Europea y el Reino Unido tenían alrededor del 21% de la capacidad instalada acumulada de 635 GW a fines de 2019 [14].

 

Figura 1. Capacidad fotovoltaica conectada a la red en la UE y el Reino Unido [12,13].

 

Figura 1. Capacidad fotovoltaica conectada a la red en la UE y el Reino Unido [12,13].
 
El papel de la energía fotovoltaica para una reducción del 55 % de los GEI para 2030 se analizó en un estudio reciente del Centro de Investigación Conjunta (JRC) [15]. La base del estudio fueron principalmente las opciones de estrategia a largo plazo (LTS) políticamente acordadas para 2050 [1] y resultó en un rango de capacidad fotovoltaica entre 450 y 605 GWp para 2030. Bajo el supuesto de una electrificación más rápida del sector terciario, así como del sector del transporte, la capacidad requerida podría aumentar a 1.2 TWp en la Unión Europea (EU27) . Esta capacidad se acerca al requisito necesario para lograr un suministro de energía 100% renovable para Europa para 2050 [16].

4. El potencial de dónde instalar energía fotovoltaica en la UE

 

Una de las primeras preguntas, al mirar estos números de capacidad, es: ¿Dónde podrían instalarse estas capacidades y las limitaciones de espacio lo harían posible?

 

A lo largo de los años, se ha llevado a cabo un número creciente de análisis potenciales en varios países y regiones [17,18,19,20]. Los obstáculos antes mencionados para la instalación de capacidades fotovoltaicas están relacionados con la disponibilidad comercial actual de suelo, así como con las políticas de uso del suelo. La integración de la electricidad solar variable en el sistema eléctrico es otra categoría. Sin embargo, hay varias áreas sin explotar donde se pueden instalar sistemas fotovoltaicos con un potencial significativo para generar electricidad renovable y sostenible.

 

4.1. tejados

 

Los sistemas fotovoltaicos en azoteas no ocupan suelo productivo, y su integración en el sistema eléctrico es relativamente más fácil, debido a su proximidad al punto de consumo. La utilización de electricidad solar fotovoltaica en los tejados también mejora la eficiencia general del sistema energético. El motivo es que no se producen pérdidas de transformación, a diferencia de las centrales térmicas. En 2018, las pérdidas de transformación atribuidas a la generación de electricidad y al sector térmico fueron de 3639 TWh o el 48% de la entrada de energía primaria [21]. Además, el sistema de distribución eléctrica suma otros 209 TWh de pérdidas. El potencial actual de la azotea, calculado en condiciones conservadoras, de al menos 560 GW es capaz de generar 680 TWh de electricidad por año [19]. Esto ya es casi la mitad de la capacidad fotovoltaica en el escenario alto mencionado anteriormente. Una parte sustancial de esta capacidad debe ser instalada por los ciudadanos, ya sea en los techos de sus casas individuales o como sistemas de propiedad conjunta en edificios de apartamentos múltiples.

 
El interés por la generación de electricidad solar con y sin almacenamiento para autoconsumo, así como sistemas en edificios de apartamentos, va en aumento [22,23]. Una vez que los Estados miembros adopten la refundición de la Directiva sobre el rendimiento energético de los edificios, incluido el concepto de edificios de consumo de energía casi nulo (NZEB), en la legislación nacional, se creará un potencial adicional de tejados fotovoltaicos [24]. Además, varios municipios están discutiendo actualmente, o ya han introducido, requisitos obligatorios para instalar sistemas de energía renovable en edificios nuevos. Si solo se añaden 4 kWp a cada uno de los 1.5 millones de nuevos edificios construidos en la UE cada año, se añadirían 6 GWp adicionales cada año. Para 2030, esto se traduciría en 60 GWp adicionales.

 

Si se utilizara el potencial de la azotea en edificios nuevos y existentes hasta 2030, se tendrían que instalar entre 485 y 545 GWp de sistemas fotovoltaicos. Tal ola de instalación crearía una gran cantidad de empleos locales en el negocio de la instalación. A pesar de que la cuantificación de puestos de trabajo para la instalación de sistemas fotovoltaicos en tejados es más compleja que para sistemas fotovoltaicos grandes, el equivalente de trabajo a tiempo completo (ETC) de 3.5 por MW del Censo solar de EE. UU. de 2018 se utilizó como punto de referencia de límite inferior para calcular el número de trabajos [25]. Dentro de los próximos diez años, se espera que el FTE disminuya a 2.5 FTE por MW. Bajo estos supuestos, la utilización del potencial de la azotea podría generar entre 190,000 225,000 y 2030 XNUMX puestos de trabajo en XNUMX. Estos números se acercan a los de un estudio detallado sobre la importancia de la energía fotovoltaica para crear nuevos puestos de trabajo [26].

 

4.2. Regiones mineras de carbón

 

La necesidad de descarbonizar el sector eléctrico de la UE y el Reino Unido tiene consecuencias de gran alcance para las 42 regiones, donde el carbón y el lignito aún se extraen y utilizan para la generación de energía. A pesar de los planes de cierre de la explotación y uso del carbón en centrales térmicas, este sector sigue representando una importante actividad económica [27]. El sector todavía proporciona alrededor de 240,000 puestos de trabajo en la minería del carbón y el lignito (180,000 puestos de trabajo) y en la operación y mantenimiento de centrales eléctricas (60,000 puestos de trabajo). Es imperativo encontrar alternativas laborales socialmente aceptables para esos empleados.

 

La instalación de sistemas de energía fotovoltaica en los sitios de minas cerradas y sus alrededores tiene muchas ventajas. Primero, permite la reurbanización de los brownfields de manera integrada; no requiere permisos ambientales adicionales y genera flujo de efectivo para el propietario [28]. En segundo lugar, el potencial técnico para la energía solar fotovoltaica en las minas y los terrenos circundantes en estas 42 regiones se estimó en 580 GW [29].
 
La instalación de plantas solares fotovoltaicas más grandes en paralelo con el cierre de minas y centrales eléctricas durante los próximos 15 años generaría alrededor de 135,000 19 puestos de trabajo anuales para la construcción de plantas fotovoltaicas. La instalación de estos sistemas fotovoltaicos se beneficiará de instrumentos financieros específicos como el Fondo de Transición Justa, así como el Fondo de Recuperación COVID-XNUMX recientemente acordado [11,30]. La cantidad de trabajos de operación y mantenimiento (O&M) podría aumentar a 50,000 XNUMX en el mismo lapso de tiempo, incluso si la cantidad de trabajos de O&M por MW se redujera a la mitad, debido a la automatización y la digitalización. Sin embargo, como se mencionó anteriormente, las instalaciones fotovoltaicas en la azotea generarían la oportunidad de empleos adicionales.

 

4.3. Doble Uso de Infraestructura

 

El uso dual de la infraestructura, ejemplos que se dan a continuación, ofrece potenciales adicionales: Para instalar sistemas de energía fotovoltaica a menudo cerca del lugar de uso de la electricidad, así como para evitar el uso de terrenos abiertos. Hasta el momento, el análisis de estos potenciales aún está en pañales, pero ya se han realizado los primeros estudios de casos. En muchos casos, estas aplicaciones no solo proporcionan electricidad cerca de donde se consume, sino que ofrecen ventajas adicionales. Todavía se necesitan análisis de potencial más detallados para cuantificar el potencial total. Algunos ejemplos:

 

  • Energía fotovoltaica agrícola (Agri-PV): Agri-PV ofrece la posibilidad de optimizar el uso de la tierra agrícola, aumentar los rendimientos agrícolas y generar electricidad, que puede usarse localmente o venderse para obtener ingresos adicionales [31,32];
  • Vertederos cerrados: en primer lugar, los vertederos son terrenos baldíos y su uso para plantas fotovoltaicas no afectará a los ecosistemas sensibles [28]. En segundo lugar, los vertederos cerrados suelen estar conectados a la red eléctrica y, en el caso del uso de gas de vertedero, el sistema fotovoltaico puede mejorar el factor de carga de la planta;
  • Fachadas con FV de edificios: Las fachadas FV en edificios pueden reducir la carga de calor en el edificio y reducir la potencia necesaria para la refrigeración [33,34];
  • Presas hidráulicas: En el caso de las presas de tierra, la instalación fotovoltaica puede proteger la superficie y minimizar la erosión causada por la lluvia [35];
  • Canales de riego y fotovoltaica flotante: ambas aplicaciones pueden ayudar a reducir la evaporación del agua, lo que, especialmente en regiones áridas, es de gran importancia [36,37];
  • Estacionamientos: cubrir los estacionamientos con marquesinas fotovoltaicas permite la generación de electricidad sostenible para cargar vehículos eléctricos y proporciona sombra para los automóviles [38,39];
  • Barreras acústicas: las barreras acústicas a lo largo de autopistas y líneas de tren se pueden utilizar para generar electricidad no solo cuando están orientadas al sur; gracias a la tecnología fotovoltaica bifacial, también se pueden utilizar barreras orientadas al este y al oeste [40,41]. La electricidad generada a lo largo de las líneas del tren podría usarse directamente para impulsar los trenes. Por el contrario, las barreras acústicas en las autopistas podrían proporcionar electricidad sostenible a los municipios de los que protegen el ruido o a las estaciones de carga de vehículos eléctricos en las áreas de servicio.

 

5. Conclusiones

 

Para utilizar plenamente estos potenciales sin explotar y realizar una transición energética sostenible, se requerirán medidas de adaptación adicionales en el sector eléctrico debido a la naturaleza variable de la generación de electricidad solar fotovoltaica. La combinación de fotovoltaica con otras fuentes de energía renovable, diferentes opciones de almacenamiento, gestión de la demanda y acoplamiento de sectores son algunos ejemplos. Sin embargo, este documento no trata sobre la transición energética, sino sobre el potencial que existe para instalar sistemas fotovoltaicos en áreas aún no utilizadas.

 

La Unión Europea es actualmente el bloque político más grande, que tiene objetivos políticos establecidos para establecer una economía climáticamente neutra para 2050. El análisis de los estudios existentes revela que los potenciales técnicos actualmente no utilizados en los techos de las regiones mineras de carbón y el uso dual de la infraestructura existente podría proporcionar más electricidad de los sistemas de energía fotovoltaica que la necesaria para lograr el objetivo político. Las instalaciones fotovoltaicas en los techos y zonas industriales abandonadas de las regiones mineras del carbón son suficientes para instalar al menos 1.2 TWp de energía fotovoltaica, sin interrumpir el terreno abierto. La explotación del potencial fotovoltaico en su mayoría no utilizado para hacer un uso dual de la infraestructura agrícola, de tráfico y urbana existente puede aumentar la capacidad. Sin embargo, para cuantificar este potencial técnico, se necesitan más análisis futuros.

 

Financiamiento

 

Esta investigación no recibió financiación externa.

 

Conflictos de Interés

 

Los autores declaran no tener conflicto de intereses. La producción científica expresada se basa en la información actual disponible para el autor y no implica una posición política de la Comisión Europea.

 

Referencias

 

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Este artículo fue publicado originalmente por el Licenciatario MDPI, Basilea, Suiza, el 16 de octubre de 2020, y se volvió a publicar de acuerdo con la Licencia pública internacional Reconocimiento-No comercial-Sin derivados 4.0 de Creative Commons. Puedes leer el artículo original aquí . Las opiniones expresadas en este artículo son solo del autor y no de WorldRef.


 

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