Estudio benchmarking sector fotovoltaico - Agencia de Desarrollo ...

Sector Energía Solar Fotovoltaica
ESTUDIO DE BENCHMARKING
TECNOLÓGICO INTERNACIONAL
Sector
Energía Solar Fotovoltaica
innovamos. avanzamos

Edita y coordina: Agencia de Desarrollo Económico de la Rioja (ADER)
a través del Proyecto Globaltech Rioja.
Ninguna parte de esta publicación, incluido el diseño de la cubierta,
puede reproducirse, almacenarse o transmitirse de ninguna forma ni por
ningún medio mecánico, óptico, de grabación o de fotocopia, sin la previa
autorización escrita por parte de la editorial y autores.
D.L.: LR-476-2008
ESTUDIO DE BENCHMARKING
TECNOLÓGICO INTERNACIONAL
Sector
Energía Solar Fotovoltaica

Introducción
Debido a la globalización de los mercados las empresas
riojanas han ampliado el escenario de su
competencia nada menos que a todo el mundo, lo
cual ha alterado sustancialmente las fórmulas que
utilizaban hasta ahora para seguir siendo competitivas,
orientándolas hacia aquellas que aseguran la
incorporación de valor añadido.
Las nuevas reglas de juego exigen a las empresas actualizarse
permanentemente, conocer lo que está pasando
en su sector, descubrir lo que están haciendo
otras empresas más avanzadas, en una palabra, adelantarse
en el proceso innovador como vía más acertada
para lograr la competitividad.
El Gobierno de La Rioja, a través del III Plan de
I+D+i, está impulsando la incorporación de la Innovación
en todos los ámbitos sociales y económicos,
especialmente en las empresas riojanas, con el objetivo
de consolidar sus índices de competitividad. Por
medio de las fases de elaboración, ejecución, divulgación
y comunicación del Plan, el ejecutivo riojano
aspira a conseguir, tanto que nuevas empresas tecnológicas
se implanten en La Rioja, renovando nuestro
tejido industrial, como que los sectores
tradicionales riojanos incorporen la tecnología a sus
procesos para seguir siendo competitivos.
A través de la Agencia de Desarrollo Económico
(ADER) y, en concreto, de la mano del Proyecto
Globaltech Rioja, el Gobierno de La Rioja ha
puesto a disposición de las empresas del sector del
calzado de seguridad, una herramienta de gran
utilidad para conocer qué se está haciendo en
nuestro sector en materia tecnológica. Bajo la metodología
“Benchmarking”*, se han evaluado las
mejores tecnologías existentes en diferentes países
y de diferentes agentes de un determinado sector,
que eran excelentes y aplicables a la realidad
del sector en La Rioja.
La globalización de los mercados está provocando
un proceso de polarización creciente entre líderes
y seguidores en el que las Pymes riojanas deben conocer
las prácticas empleadas por las empresas catalogadas
como excelentes en su sector y reorientar
así su estrategia, buscando posicionarse entre los
mejores puestos del mercado internacional.
La innovación, y de manera especial la innovación
tecnológica, es pieza fundamental en esta estrategia
y es en ella en la que se centra gran parte
del estudio que tiene en sus manos y que sigue la
línea marcada en el III Plan Riojano de I+D+i
2008-2011.
José Ángel García Mera
Gerente de la ADER
* Siguiendo a Michael J. Spendolini, puede definirse el “Benchmarking” como un proceso sistemático y continuo para evaluar
los productos, servicios y procesos de trabajo de las organizaciones que son reconocidas como representantes de las
mejores prácticas, con el propósito de realizar mejoras organizacionales en las propias empresas.

SECTOR
contenidos
ENERGÍA
1. Prólogo, 6
2. Oportunidades para La Rioja y sus empresas, 8
2.1. Conclusiones finales y recomendaciones de actuación, 10
2.1.1. Recomendaciones de actuación
2.2. Análisis de Debilidades, Amenazas, Fortalezas y Oportunidades, 13
3. Introducción, 14
3.1. Sector objeto de estudio y su relevancia para La Rioja y sus empresas, 15
3.1.1. Importancia para la Rioja
3.2. Principales Tendencias Globales del Sector,
3.2.1. Futuro del Sector Fotovoltaico
3.2.2. Situación de los Principales Mercados Internacionales
3.2.3. Producción de células
3.2.4. Situación de la fotovoltaica en España
3.2.5. Nichos de mercado generales para La Rioja
3.2.6. Estrategias competitivas globales
19
3.3. Análisis de las fuerzas competitivas del mercado, 30
3.4. Principales tendencias tecnológicas,
3.4.1. Células fotovoltaicas de 1ª Generación. Silicio Cristalino
3.4.2. Células fotovoltaicas de 2ª Generación. Capa delgada
3.4.3. Células fotovoltaicas de 3ª Generación
3.4.4. Módulos
3.4.5. Inversores
31
3.5. Alcance del estudio, 39
4. El sector en el mundo: Análisis de los países objetivo y sus líderes, 42
4.1. Estados Unidos, 44
4.1.1. Principales tendencias del mercado nacional
4.2.
4.1.2. Marco institucional y factores de éxito
4.1.3. Principales tecnologías y sus factores de éxito
Japón,
4.2.1. Principales tendencias del mercado nacional
49
4.2.2. Marco institucional y factores de éxito
4.2.3. Principales tecnologías y sus factores de éxito
4.3. China,
4.3.1. Principales tendencias del mercado nacional
4.3.2. Marco institucional y factores de éxito
4.3.3. Principales tecnologías y sus factores de éxito
52
4.4. Taiwán,
4.4.1. Principales tendencias del mercado nacional
4.4.2. Marco institucional y factores de éxito
4.4.3. Principales tecnologías y sus factores de éxito
56
4.5. Conclusiones, 57
5. Fuentes Bibliográficas, 59
6. Anexo 1: Descripción metodológica, 62
7. Anexo 2. Patentes, 64

01 SECTOR
Existen
ENERGÍA
Es una sucesión de
actividades que se realizarán
de manera
constante para la
búsqueda de las mejores
prácticas en la
industria en la que
se apliquen.
Prólogo
diversas definiciones sobre el contenido y características
que definen a un benchmarking, todas
ellas con matices distintos y con perspectivas particulares
que se adaptan a escenarios puntuales. Sin embargo,
lo que es importante resaltar es el hecho de que
un estudio de benchmarking es un proceso continuo y
no sólo una panacea que al aplicarla en la empresa resuelva
los problemas de la misma. Es una sucesión de
actividades que se realizarán de manera constante para
la búsqueda de las mejores prácticas en la industria en
la que se apliquen.
Para el caso que nos concierne, el de la energía fotovoltaica,
y como se detalla en el contexto del estudio
de este sector, es una industria sometida a cambios
constantes que implican una adaptación periódica a
los mismos y el benchmarking se sitúa como una herramienta
muy útil de previsión y anticipación.
Es importante resaltar que el benchmarking no sólo
es aplicable a las operaciones de producción, sino que
puede aplicarse a todas las fases del negocio, desde la
compra hasta los servicios post venta. Es un instrumento
de mejora continua de la empresa cuyo fin es,
a través de la observación de aspectos tales como la calidad
y la productividad, aumentar su ventaja competitiva
hasta el punto de situarla como líder de su sector.
El presente estudio de Benchmarking Tecnológico Internacional
persigue dar soporte integral a la Agencia
para el Desarrollo Económico de La Rioja (ADER) en lo
referente a los objetivos que ésta se ha planteado para:
• Potenciar la dimensión internacional de las actividades
de innovación en I+D en La Rioja.
• Identificar las tecnologías internacionales aplicables a
las empresas riojanas para mejorar su competitividad.
•Establecer colaboraciones estratégicas con centros de
referencia internacionales.
El documento se ha estructurado de manera tal que se
facilite su lectura y comprensión, buscando lograr con
ello que se extraigan de forma expedita las conclusiones
y recomendaciones más valiosas derivadas de un
concienzudo y pormenorizado análisis de fondo.
En la primera parte han sido ubicadas las conclusiones
finales del benchmarking y las recomendaciones de
actuación pertinentes y de interés para el sector objeto
de estudio. Con esta estructura se pretende que el acceso
a estos puntos clave sea muy sencillo de cara a su
manipulación y lectura por parte de las empresas y organizaciones
interesadas en cada sector analizado.
A lo largo del documento se exponen los argumentos,elementos
de juicio y referencias que validan y sostienen los
análisis puntuales plasmados en la primera parte del documento
en forma de conclusiones y recomendaciones,
con lo cual se puede ahondar en la información del sector
sin acudir a otras fuentes fuera del presente estudio.
De manera adicional el informe incluye un análisis de
patentes que por su aplicabilidad y vigencia revisten
mayor interés para el sector objeto del benchmarking.
En la parte final se suministran los datos de contacto de
los principales grupos de investigación, centros tecnológicos
e instituciones de interés para el establecimiento
de acuerdos internacionales de colaboración con los países
seleccionados para la consecución del estudio. 7

02
SECTOR
ENERGÍA
2.1. Conclusiones finales y recomendaciones de actuación, 10
2.1.1. Recomendaciones de actuación.
2.2. Análisis de Debilidades, Amenazas, Fortalezas y Oportunidades, 13
Oportunidades para
La Rioja y sus empresas
9

10
SECTOR
02
02
2.1
02 ENERGÍA
Oportunidades para
La Rioja y sus empresas.
Conclusiones finales
y recomendaciones de actuación.
Si existe una característica definitoria del nuevo siglo entrante,
esa es la investigación científica y el desarrollo tecnológico.
Diariamente se pueden encontrar artículos que nos introducen
a descubrimientos rompedores y revolucionarios, más dignos
de la ciencia-ficción que de la desarrollada en los laboratorios.
Precisamente esa era exactamente la percepción de la energía
fotovoltaica en sus inicios. Sin embargo, a día de hoy, se puede
atisbar un escenario en el que la producción de energía solar fotovoltaica
iguale en costes a otras energías convencionales, y en
el que esta tecnología se va implantando en numerosos elementos
de nuestra vida diaria como edificios, artículos electrónicos,
naves aeroespaciales, vehículos de automoción, entre otros.
El impulso principal para la tecnología fotovoltaica se
ha basado en dos pilares fundamentales:
La concienciación de la población sobre los efectos perjudiciales
para el medioambiente (protocolo de Kyoto, informes
de la ONU sobre el calentamiento global, por nombrar algunos
de ellos).
El progresivo aumento de la dependencia de los países importadores
de energía, y del encarecimiento de las materias primas
energéticas convencionales como el uranio, petróleo y gas.
Asimismo, también han sido vitales los programas de apoyo gubernamental
que han sostenido el sector en aquellos momentos
en los que el estado del arte de la tecnología no permitía competir
en costes con las energías convencionales y por tanto no la
hacía atractiva para acaparar inversión de capital.
En el presente informe se quiere ofrecer un resumen sobre los prin-
cipales agentes que intervienen en el mercado de la energía solar fotovoltaica
y sobre las actuaciones que están llevando a cabo dichos
organismos (CC.TT. privados, públicos y empresas). También
se quieren presentar una serie de recomendaciones sobre la
aplicación de la energía FV en La Rioja, animando a la industria
local a tomar parte en la investigación, o en la implantación,
de esta tecnología.
Para conseguir información valida y actualizada, se ha acudido
a las publicaciones de los organismos más relevantes del sector,
como las de las asociaciones españolas, europeas, americanas y
japonesas. Además, como complemento, se han llevado a cabo
entrevistas con personalidades notorias como Faustino Chenlo,
Director del departamento de fotovoltaica del CIEMAT 1 , y responsables
de I+D de empresas nacionales.
En el ámbito del programa Globaltech, este estudio se enmarca
fuera de la Unión Europea. Los países elegidos para el presente
informe son EE.UU., Japón, China y Taiwán.
Los datos más relevantes del estudio son:
El mercado mundial de la energía solar fotovoltaica
es del 13.000 millones de euros, y muestra una progresión
envidiable.
La dependencia de suministro energético externo asciende a
un 80% del total consumido en España 2 .
Existe un aumento sustancial de los precios de fuentes de
energía básicos tales como gas y petróleo 3 .
Las políticas sobre el suministro energético tienen
un carácter estratégico para todos los países del mundo, esto
ha empujado a muchos países a apoyar la I+D en el campo de
Energía Solar Fotovoltaica.
El mercado mundial fotovoltaico está muy concentrado, de hecho en
2007, entre Alemania, EE.UU., España y Japón se repartieron el 85%
de la potencia instalada 4 .
Actualmente, los costes de generación eléctrica mediante energía solar
FV no son competitivos con los del resto de fuentes energéticas.
En menos de veinte años se ha reducido en aproximadamente
un 60% el coste fotovoltaico.
Las instalaciones situadas en zonas geográficas que tienen
mayor irradiación solar, como el sur de Europa, son
las más rentables.
La capacidad fotovoltaica instalada acumulada a finales de
2007 superó los 9.200 MW. La tasa de crecimiento media
anual desde 1998 del sector ha sido del 35%.
El 2007 ha sido el año del despegue definitivo para el mercado
español llegando a situarse como el segundo mercado
fotovoltaico del mundo, con empresas que van ganando importancia
de manera progresiva a nivel internacional gracias a su apuesta
por la I+D.
Según la Asociación Empresarial Fotovoltaica (AEF) “la proyección
para finales de 2008 estima una potencia total instalada
de 1.500MW de energía fotovoltaica. Teniendo en
cuenta el ritmo de entrada de esta capacidad instalada, esta
magnitud correspondería con una generación eléctrica de
1.110 GWh, que resulta en una retribución total de 490 millones
de € y una prima equivalente de 425 millones de €”.
El Ministerio de Industria ha publicado las condiciones del nuevo Real
Decreto 1578/2008, en el cual se recortan sustancialmente las primas.
Oportunidades para
La Rioja y sus empresas
El modelo de “huertas solares” que tanto éxito tuvo en el
pasado ha sido el más perjudicado por el nuevo RD,
mientras que el modelo de integración de sistemas fotovoltaicos
en edificios (BIPV) se favorece con una prima
más alta (34 Cent. €).
La contribución estimada a las arcas públicas es de 1.080 millones
de euros según el Boston Consulting Group.
Valencia es una de las regiones que más está apostando por la BIPV
(“Building Integrated Photovoltaic”, integración en edificios de sistemas
fotovoltaicos) realizando inversiones importantes como la nueva
cubierta del Palacio de Congresos (generará unos 380 MWh anuales)
y el nuevo proyecto de la Universidad de Valencia de construir el mayor
parque urbano solar español mediante la integración de 5.700 paneles
solares sobre las cubiertas de diferentes edificios públicos (que generará
unos 1.500 MWh anuales).
La industria fotovoltaica es una de las más intensivas en I+D.
Entre Alemania, Japón, China, Estados Unidos y Taiwán se produjeron
el 87,5% de las células fotovoltaicas mundiales.
Estados Unidos, por sus características climáticas, es uno de
los países que mayor utilidad pueden obtener de la energía
fotovoltaica, sobre todo en las regiones del suroeste.
Las casas residenciales son el principal mercado de Japón,
acaparando casi el 90% del total 5 . La principal causa es el
alto precio de la electricidad allí.
1 Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas.
2 Fuente: PER (PLAN DE ENERGÍAS RENOVABLES) 2005-2010.
3 Datos del Energy Information Administration de los EE.UU.
4 ASIF: informe de situación de 2008.
5 Fuente: “Japan Photovoltaics Market Overview”, Robert Foster.
11

SECTOR
12
02
2.1
02 ENERGÍA
2.1.1
Sharp (japonesa) es el fabricante más grande y con mayor
crecimiento a nivel mundial de células fotovoltaicas (monocristalino,
policristalino y amorfo). Su principal competidor
es la alemana Q-Cells.
El silicio cristalino es actualmente la tecnología imperante
con una cuota de mercado de más del 80%.
Se espera que esta situación se mantenga a medio
plazo, pero dado que su margen de mejora es menor
(dado que ya se ha trabajado mucho en esta tecnología)
es previsible que acabe siendo desbancada por
otras tecnologías.
Por su capacidad de producción a gran escala y bajo
coste, las tecnologías de capa fina serán altamente
útiles en la BIPV (Building Integrated Photovoltaics)
a medio plazo ya que son fácilmente adaptables a superficies
diferentes, y atrapan mejor que otras tecnologías
(cristalino principalmente) la luz difusa.
Recomendaciones de actuación.
La penetración en los mercados de las energías renovables está
mostrando unas características inmejorables en lo que va de
siglo XXI. La concienciación global sobre el efecto perjudicial
de las actividades del hombre sobre la naturaleza está fuera de
discusión, y ha empujado a los gobiernos a invertir en soluciones
limpias y fiables. Gracias a ello, España se ha posicionado
como uno de los países pioneros a nivel mundial en lo relativo a
la actividad empresarial en este campo. Empresas internacionalmente
reconocidas como Gamesa, Iberdrola Renovables,
Abengoa o Isofotón son buena muestra de ello.
Son muchas las empresas que actualmente tienden a posicionarse
como “eco-friendly”, entendiendo que es un valor al alza en la valoración
que los usuarios hacen de las empresas. En el caso de
una comunidad autónoma como La Rioja, con lazos evidentes
con la ecología y los productos obtenidos de la
tierra, la inversión por parte de las empresas riojanas
agroindustriales en sistemas fotovoltaicos generaría un
importante beneficio en cuestión de imagen corporativa.
Otras regiones como Castilla-La Mancha ya han comenzado
a apostar por esta opción.
Las actuaciones recomendadas para La Rioja en materia de
energía solar fotovoltaica son las siguientes:
Crear un centro de investigación Energía Solar Fotovoltaica
que pueda servir de asesor a la industria presente
y futura de La Rioja.
Apertura a los mercados de Europa del Este. Como
apunta la revista de Photon International, para el caso de Bulgaria
se han establecido unas primas de 0.782 BGN (unos 40
céntimos de € por Kw·h) fijos para 12 años. Es previsible que
este hecho atraiga a las inversiones europeas ante la regresión
de otros mercados importantes como Alemania y España en
búsqueda de buenas rentabilidades. Por lo tanto, es aconsejable
para las empresas de La Rioja tener presencia en estos países
para suministrar sus productos a estos inversores.
Potenciar entre las empresas de La Rioja la integración
de sistemas fotovoltaicos. Con ello, las empresas de
La Rioja se beneficiarán: de la buena imagen que ofrece, de la
reducción del gasto eléctrico, y de la rentabilidad que proporciona
la instalación una vez amortizada la inversión inicial.
Apostar por la investigación en los sistemas de película
delgada por una parte (como elemento de futuro
para la BIPV) y en la concentración por otra.
Buscar la entrada de alguna empresa de fotovoltaica
internacional en La Rioja.
La penetración en los mercados de
las energías renovables está mostrando
unas características inmejorables en lo
que va de siglo XXI
02
2.2
Análisis de Debilidades, Amenazas,
Fortalezas y Oportunidades
En el siguiente gráfico se exponen los puntos fuertes y débiles
(naturaleza intrínseca de la industria en la región), así como las
oportunidades y amenazas que presenta el entorno para la industria
de la energía solar fotovoltaica de la región de La Rioja.
Dado que La Rioja no cuenta con una industria muy desarrollada en
el campo de la energía solar fotovoltaica, existen debilidades importantes
como la existencia de pocas empresas, siendo
una de las más notorias Rioglass, y la poca investigación relacionada
en la región al no existir centros tecnológicos en la materia.
Sin embargo también son varios los factores que invitan
a pensar que la industria fotovoltaica acabará desarrollando
un importante papel en La Rioja. Gracias a la
buena imagen que aporta y su compatibilidad con la
Factores Externos Factores
Internos
OPORTUNIDADES AMENAZAS
• Evolución inmejorable de la tecnología.
• Países del Este de Europa.
• Múltiples aplicaciones.
• Ofrece una buena imagen.
• Atraer inversión extranjera de empresas punteras
internacionales.
FORTALEZAS DEBILIDADES
• Nivel de irradiación solar significativo.
• Posibilidades de futuro para la BIPV.
• Compatibilidad con la industria agraria riojana.
Fuente: Elaboración propia.
Oportunidades para
La Rioja y sus empresas
industria agraria de calidad tan desarrollada en La Rioja,
no es raro pensar en la existencia a medio plazo de instalaciones
fotovoltaicas ubicadas en las cubiertas de naves
industriales, que reduzcan claramente el gasto eléctrico
y ayuden a conservar el medioambiente riojano.
Además, gracias a su clima y a su proximidad geográfica a mercados
de gran interés como el sur de Europa, realizando las gestiones
y contactos convenientes, podría instarse a alguna empresa
de relevancia internacional a localizar una planta de producción
en La Rioja (como ya han hecho, o están intentando hacer, otras
regiones españolas). Esto animaría la creación de múltiples empresas
relacionadas con este sector que sustentasen la cadena
valor de la industria con la consecuente creación de empleo y búsqueda
estratégica de unidades de negocio nuevas a largo plazo.
• Sistema de apoyo gubernamental poco favorable.
• Posibles recortes generalizado de apoyos como
consecuencia de la crisis financiera a las energías
renovables.
• Pocas empresas del sector.
• Poco know-how.
• No existen centros de investigación.
13

03
SECTOR
ENERGÍA
3.1. Sector objeto de estudio y su relevancia para La Rioja
y sus empresas,
3.1.1. Importancia para la Rioja.
15
3.2. Principales Tendencias Globales del Sector,
3.2.1. Futuro del Sector Fotovoltaico.
3.2.2.Situación de los Principales Mercados Internacionales.
3.2.3.Producción de células.
3.2.4.Situación de la fotovoltaica en España.
3.2.5.Nichos de mercado generales para La Rioja.
3.2.6.Estrategias competitivas globales.
19
3.3. Análisis de las fuerzas competitivas del mercado, 30
3.4. Principales tendencias tecnológicas,
3.4.1. Células fotovoltaicas de 1ª Generación. Silicio Cristalino.
3.4.2.Células fotovoltaicas de 2ª Generación. Capa delgada.
3.4.3.Células fotovoltaicas de 3ª Generación.
3.4.4.Módulos.
3.4.5.Inversores.
31
3.5. Alcance del estudio, 39
Introducción
03
03
3.1
Introducción
Sector objeto de estudio y su relevancia
para La Rioja y sus empresas
Actualmente existen muchos tipos de energía siendo las más notorias
la Térmica, Mecánica, Química y Eléctrica. De todos esos
tipos de energía, este informe se centrará en la energía eléctrica
y su obtención mediante el empleo de la tecnología fotovoltaica.
La energía fotovoltaica presenta las ventajas de provenir de un
recurso ilimitado y constante como es el sol, de ser fácilmente
integrable en multitud de elementos de la vida cotidiana de cualquier
ser humano (su vivienda, su vehículo, gadgets, entre
otros), y de poseer un margen de mejora amplio que puede convertirla
en una de las principales fuentes energéticas del futuro.
Existen fundamentalmente dos modos de realizar una instalación
fotovoltaica:
Fuente: Elaboración propia.
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Introducción
Los sistemas conectados a red eléctrica: Consiste en generar
electricidad mediante paneles solares fotovoltaicos e inyectarla
directamente a la red de distribución eléctrica. Actualmente,
en países como España, Alemania, o Japón, las compañías de distribución
eléctrica están obligadas por ley a comprar dicha electricidad
generada por centrales fotovoltaicas, y los productores
reciben una prima de parte del gobierno, la cual asciende actualmente
a 34 o 32 céntimos de euro por KWh producido.
Este tipo de instalaciones pueden ir desde pequeñas centrales
de 1 a 5 KWp a nivel domestico, hasta instalaciones de 100
KWp sobre cubiertas de naves industriales o en suelo, aunque
actualmente, gracias al desarrollo y a las buenas prospectivas
generadas, hay proyectos de varios megavatios en marcha.
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15

03
SECTOR
16
ENERGÍA
El modelo más implantado en España es el definido como “huertas
solares”, consistente en la agrupación, generalmente, de varias instalaciones
de distintos propietarios en suelo rustico hasta cubrir los 110 KWp
que la legislación marca para el máximo precio de venta de energía eléctrica.
Instalaciones aisladas de la red eléctrica: Mucho menos difundido
en España que el anterior, proporciona corriente eléctrica
en lugares aislados de la red. De esta manera, se pueden suministrar
electricidad a casas de campo, refugios de montaña, bombeos
de agua, instalaciones ganaderas, sistemas de comunicaciones, etc.
Este sistema consiste en la captación de energía solar mediante paneles
solares fotovoltaicos y almacenamiento de la energía eléctrica
generada por los paneles en baterías.
Fuente: ASIF
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Los sistemas aislados son además especialmente útiles para los
países en vías de desarrollo (PVD), ya que proporcionan electricidad,
que en muchos poblados ni si quiera existe, a través de un
recurso ilimitado y muy presente en estos países, como sucede
fundamentalmente en África con el sol. Cuando los módulos fotovoltaicos
empiecen a reducir costes, se irá haciendo cada vez
más frecuente encontrar pequeños paneles instalados en las casas
de los PVD.
Ya sea mediante cualquiera de estos dos modelos (conectados a red o
aislados), una de las aplicaciones que mayor utilidad tiene y puede
tener en el futuro es la integración de sistemas FV en los tejados
y/o fachadas de los edificios, a estos se les denomina
BIPV (Building Integrated Photovoltaics).
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La energía fotovoltaica se utiliza cada vez más por los arquitectos
como característica de diseño, dando a los edificios una estética más
atractiva y moderna, y aportando una fuente extra de energía para reducir
el gasto en suministro eléctrico, sobre todo en los días de verano
que es cuando se dan los consumos más altos.
Un buen ejemplo de integración en edificios es la torre CIS,
situada en Manchester, propiedad de una compañía de seguros
inglesa, con una superficie fotovoltaica de 3.972 m 2 ,
gracias a los 7.244 módulos fotovoltaicos Sharp 80W. El
proyecto fue llevado a cabo por la empresa SolarCentury.
Esta instalación tiene una potencia instalada de 391 KWp y
una generación eléctrica estimada anual de 183.000 KWh.
Otro ejemplo lo encontramos en España, en la reciente inauguración
de la cubierta del Palacio de Congresos de Valencia, donde se ha cambiado
la cubierta original, construida con una aleación de aluminio y
zinc, por una nueva que consiste en láminas fotovoltaicas integradas.
La energía fotovoltaica se utiliza
cada vez más por los arquitectos
como característica de diseño, dando a los edificios
una estética más atractiva y moderna, y
aportando una fuente extra de energía para reducir
el gasto en suministro eléctrico
Introducción
La inversión ascendió a 3,1 millones de euros y consiste en una superficie
instalada de 8.200 m 2 , gracias a 2.106 módulos fotovoltaicos,
para el que se estima una generación de electricidad de
379.875 KWh anuales. Se prevé que harán falta entre 10 y 15 años
para amortizar la inversión realizada, tras los cuales el ingreso obtenido
por la venta de esta electricidad significara una parte importante
en la autofinanciación del presupuesto anual del Palacio
de Congresos de Valencia.
El principal reto que debe superar la industria fotovoltaica
es el de aproximar el coste de la energía generada a través
del sol a los costes de otras centrales eléctricas tradicionales
como las centrales térmicas, nucleares o hidroeléctricas.
Una vez se consiga llegar a ese punto, el crecimiento de la
tecnología fotovoltaica, gracias a las ventajas que presenta,
será imparable, ya que los usuarios verán rentable tener paneles
fotovoltaicos integrados en sus respectivos hogares.
17

03
SECTOR
18
03
3.1
3.1.1
ENERGÍA
Importancia para la Rioja
El debate sobre la política energética a seguir está en pleno auge
hoy en día. Son de dominio público las conversaciones sobre el
alza en los precios del petróleo, la subida de la tarifa eléctrica,
sin entrar en el debate de carácter no económico sobre la contaminación,
la insostenibilidad y el cambio climático.
Pero si se debiese describir la situación tanto de La Rioja como de España
en materia energética en una palabra, esa sería dependencia.
Como solución para resolver esta dependencia, han ido surgiendo
durante los últimos años las energías renovables. Entre
estas se encuentran la energía hidroeléctrica, la eólica,
la biomasa, y las solares fotovoltaica y térmica.
Es importante reseñar que estas diferentes tecnologías
no “compiten” entre ellas por cuota de mer-
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cado, intentando sacar del mercado al resto, sino
que se combinan para reducir las emisiones de CO 2,
y proporcionar a la población una energía limpia.
Dependiendo del lugar en que se quieran instalar o la aplicación
que se le quiera dar, serán diferentes las soluciones
óptimas. Por ejemplo, la biomasa se ha convertido en una
de las principales apuestas de Brasil gracias a su riqueza forestal,
la energía hidráulica suministra el 60% del total producido
en Canadá y la energía eólica española ha
conseguido, en ciertos días, suplir el total consumido en
esos días.
El principal recurso natural que posee España es el
sol. Por ello, las instalaciones de sistemas de energía
fotovoltaica se han disparado por doquier, siendo
las principales regiones en esta materia Navarra, Castilla-
La Mancha, Andalucía, Valencia y Extremadura.
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Fuente: ASIF.
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Como se observa en el gráfico anterior, en menos de veinte
años se ha reducido en aproximadamente un 60% el coste
fotovoltaico, y los expertos aún ven margen de mejora para
esta tecnología, que según sus predicciones podría empezar
a competir con los precios de la red de distribución
eléctrica en 2015, y con las fuentes tradicionales en 2030,
con lo cual se demuestra la importancia que tendrá a
medio/largo plazo esta tecnología a nivel global.
Actualmente la industria relacionada con este campo en
La Rioja está muy limitada, y no existe un tejido industrial
lo bastante amplio, lo que hace que se parta en segunda
fila a la hora de seguir una de las tendencias tecnológicas
más prometedoras de los próximos años. Además, como se
menciona durante el informe, la energía fotovoltaica presenta características
muy ventajosas para La Rioja, como pueden ser la posibilidad
de integración sobre las numerosas naves industriales
existentes y la buena imagen que ofrece a las empresas pertene-
Fuente: ASIF.
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03
3.2
Introducción
cientes a los sectores agroindustriales (de gran importancia para la
comunidad riojana), que pueden añadir entre sus principios corporativos
su compromiso con el mantenimiento del medio ambiente.
Por todo esto, la implantación en La Rioja de un tejido industrial
relativo al sector de la energía solar fotovoltaica es un punto estratégico
a medio/largo plazo y se estima conveniente potenciar
este tipo de empresas.
Principales Tendencias
Globales del Sector
El mercado mundial actual fotovoltaico está muy concentrado, de
hecho en 2007, entre Alemania, EE.UU., España y Japón se
repartieron el 85% 5 de la potencia instalada total en 2007.
5 ASIF: informe de situación de 2008.
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03
SECTOR
20
ENERGÍA
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Fuente: ASIF.
La causa de tal concentración se debe a que estando aún en un estadio
de desarrollo, la fotovoltaica debe contar con el apoyo gubernamental
ya que sus costes de generación eléctrica no son competitivos
con los del resto de fuentes energéticas. Este ha sido el principal causante
de que sólo algunos países hayan apostado fuerte por esta tecnología,
mientras que el resto han preferido ver como se desarrollaba.
Recientemente, en el número de Junio de la revista Photon, referencia
del sector, Antonio Luque López, Director del Instituto de Energía
Solar, hacía hincapié en la necesidad de que “la curva de
aprendizaje evolucione más rápidamente” es decir acercar los costes
de la energía fotovoltaica a los de la energía tradicional.
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Para reducir esta incertidumbre,
muchos gobiernos han adoptado el
sistema de tarifas (feed in tariff). Mediante este
sistema, las compañías eléctricas están obligadas
por el marco regulatorio a conectar a la red
todos los sistemas fotovoltaicos.
La principal ventaja de la fotovoltaica es que además de emplear
un recurso renovable, este recurso es también gratuito. Su
principal inconveniente, por el contrario, es la necesidad de
efectuar un gran desembolso inicial para luego esperar que
en un primer plazo esa inversión se amortice y después de ese
punto el inversor comience a ver beneficios. Por el contrario, en la
electricidad de origen fósil, el coste principal consiste en el combustible
que se va consumiendo para la generación eléctrica.
Por lo tanto, nos encontramos con dos situaciones bien diferentes para
ambos inversores. Por una parte, una instalación que emplea combustibles
fósiles está sujeta a la dependencia de suministro de materia prima,
teniendo que actuar según los precios que ese mercado marque. Por otro
lado, el inversor con instalaciones fotovoltaicas no está sujeto a esa de-
Introducción
pendencia, dado que emplea un recurso gratuito, constante e ilimitado,
pero sí está ante una gran incertidumbre, puesto que al invertir tanto
dinero necesita tener constancia de que le será efectivamente rentable.
Para reducir esta incertidumbre, muchos gobiernos han
adoptado el sistema de tarifas (feed in tariff). Mediante este
sistema, las compañías eléctricas están obligadas por el marco regulatorio
a conectar a la red todos los sistemas fotovoltaicos y el
mercado eléctrico abona a los propietarios de la instalación un precio
fijo por cada Kwh inyectado de origen fotovoltaico durante un
periodo de años suficiente como para hacer rentable la inversión
inicial. Esta tarifa suele ser decreciente con el tiempo, puesto que
se presupone la capacidad de las empresas para ir reduciendo los
costes de módulos e instalaciones.
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Fuente: Internacional Energy Agency.
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21

03
SECTOR
22
ENERGÍA
En términos financieros, las instalaciones situadas en zonas
geográficas que tienen mayor irradiación solar son las más rentables,
ya que producen más energía que aquellas localizadas
en zonas poco soleadas. Por ello, el potencial de Alemania, actual
líder indiscutible del mercado con la mayor potencia instalada,
es mucho menor que el de países con niveles mayores
de irradiación como España.
Con todos estos datos, las previsiones sobre la evolución que seguirá
este mercado son muy optimistas.
Existen diferentes organismos que han efectuado sus propias previsiones,
coincidiendo todos en que, efectivamente, gracias a la
combinación de la bajada de los costes de la fotovoltaica y a las ayudas
gubernamentales, el sector deberá crecer a un ritmo elevado.
De entre ellas, se van a presentar las previsiones de la European Photovoltaic
Industry Association, en su informe Solar Generation de
2008. La EPIA realiza informes sobre el estado del sector fotovoltaico
desde 2001.
La capacidad fotovoltaica instalada acumulada a finales de 2007 superó
los 9.200 MW. La tasa de crecimiento media anual desde 1998
del sector ha sido del 35%. Con todo esto, en la actualidad la industria
solar tiene un valor superior a 13.000 millones de euros anuales 6 .
03
3.2
3.2.1
Futuro del Sector Fotovoltaico.
Sobre el futuro del sector, la EPIA plantea dos hipótesis basadas
en los siguientes puntos clave:
Los datos actuales del mercado FV (fotovoltaico).
El desarrollo del mercado FV en los últimos años, tanto a escala
mundial, como en regiones especificas.
Los programas de apoyo a los mercados nacional y regional.
Los objetivos nacionales de instalaciones FV y capacidad
de fabricación.
El potencial FV en los aspectos de irradiación solar, disponibilidad
de espacio adecuado en los tejados y demanda de electricidad
en zonas no conectadas a la red.
Hipótesis Avanzada: Supone que el apoyo de los Gobiernos
será relevante. Gracias al efecto de esa ayuda gubernamental,
se podrán desarrollar economías de escala que
favorecerán la evolución de la curva de coste de la FV de una
manera más rápida.
Hipótesis Moderada: Supone que las ayudas gubernamentales
existen, pero no son relevantes. Dado que los costes FV son aún
altos, sin la ayuda de los gobiernos, el mercado ejercerá menos
fuerza, y los precios de la FV descenderán más lentamente.
AÑO 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
Previsto 408 518 659 985 1.883 2.179 4.175 5.160 6.950
Real 439 594 1.052 1.320 1.467 2.392 - - -
Predicciones en Solar Generation desde 2001. Datos obtenidos de EPIA.
03
3.2
3.2.2
Previsones de EPIA sobre el futuro de la FV a escala mundial.
HIPÓTESIS AVANZADA HIPÓTESIS MODERADA
Situación Hipotesis Situación Hipotesis
actual actual
2007 2010 2020 2030 2007 2010 2020 2030
Instalaciones anuales en GW
2,4 6,9 56 281 2,4 5,3 35 105
Capacidad Acumulada en GW
9,2 25,4 278 1864 9,2 21,6 211 912
Producción en TWh
10 29 362 2646 10 24 283 1291
Contribución al consumo de electricidad 0,07% 0,2% 2,18% 13,8% 0,07% 0,17% 1,70% 6,73%
Valor del mercado en miles de mill. € 13 30 139 454 13 24 94 204
Reducción anual de CO2 en mill. De ton. 6 17 217 1588 6 15 170 775
Reducción acumulada de CO2
65 976 8953 61 839 5333
Fuente: EPIA.
Como se puede ver, la diferencia entre un escenario favorable
desde la administración y uno poco favorable es muy significativa.
Mientras que siguiendo el escenario más optimista se alcanzaría
una participación de casi un 14% sobre la electricidad
total generada, según la hipótesis moderada dicha participación
sería del 7%. En cualquier caso, la importancia de la FV
a largo plazo será muy reseñable. Por ello, nos encontramos
con varios países que fomentan la I+D en este campo esperando
ser los primeros en lograr la tecnología que sea capaz
de conseguir una relación de costes-eficiencia competitiva, ya
que dicho descubrimiento supondría una fuente de ingresos
importante para ese país.
Situación de los Principales
Mercados Internacionales.
Por el momento, los principales mercados internacionales son
Alemania, Japón, España y Estados Unidos. También se observa
como progresivamente China e India van ganando posiciones
como productores.
Introducción
Recientemente se ha estado debatiendo en la 23ª Conferencia y
Feria Europeas de Energía Solar Fotovoltaica, realizada en Valencia
a principios de septiembre sobre el futuro del sector. Allí un
gran número de expertos han presentado sus conclusiones.
Entre las conclusiones que presentaron se pueden diferenciar dos
vertientes. En el sentido de las tendencias del mercado, existe consenso
en que la limitación histórica que ha existido proveniente de
una mayor demanda de módulos de los que se fabricaban dejará de
existir a partir de mediados de 2009, debido al aumento de la oferta.
También parece claro que se esperan disminuciones en
los precios de venta de los módulos de entre un 10 y un
30 % alrededor de 2010. Sin embargo, cuando se habla de los
programas o sistemas de apoyo se ve que mientras que en Europa
hay países que parecen estar compitiendo por el “programa de apoyo
a la fotovoltaica más atractivo”, en India, China o EE.UU. parecen
apostar más por un mercado fotovoltaico que se sostenga sobre el
nivel de costes. En un breve repaso sobre las tendencias de la fotovoltaica
en diferentes países 7 arroja las siguientes conclusiones:
6 Fuente: Solar Generation
7 Fuente: www.energias-renovables.com
23

03
SECTOR
SECTOR
ENERGÍA
24
03
3.2
Tendencias de la energía fotovoltáica.
Italia
Grecia
Francia
Canadá
Bélgica
Grecia
India
Fuente: www.energias-renovables.com
3.2.3 Producción de células
Italia es uno de los países europeos, junto a España y Grecia, que mayor irradiación solar tiene. Sin
embargo, la burocracia y la poca efectividad de la administración italiana están actuando como
obstáculo para el despegue de este país. En 2008 se espera que alcancen los 150MW, 300MW en
2009 y 500MW en 2010. La apuesta del gobierno italiano consiste masque en las grandes
instalaciones, en sistemas modestos (el 90% de los sistemas instalados tienen menos de 20KW).
Caso similar al italiano. Todo acabará dependiendo de la complejidad o sencillez de los
procedimientos que establezca la nueva ley que debe salir a la luz. Se estima un mercado de 10MW
para 2008 y de entre 120 y 180 MW para 2010.
Se hallan en negociaciones sobre un posible incremento de la tarifa para aquellas cubiertas que no
sean edificios. El objetivo actual gubernamental fotovoltaico es de 1,1 GW para 2010 y 4,9 GW para
2020. El mercado alcanzo los 45MW en 2007; en 2008 serán entre 120 y 150 MW y en 2010 se
espera que puedan acercarse a los 500 MW.
El mercado sumó 13,3 MW en 2007, se esperan 20 MW más en 2008 y entre 100 y 300 en 2010.
Se están llevando a cabo programas de apoyo que han convertido en atractiva la inversión en fotovoltaica.
En 2007 la potencia instalada alcanzo los 14 MW y en 2008 se estima que habrá entre 20 y 25.
A finales de 2007 la capacidad instalada acumulada de energía solar fue de 100 MWp, habiendo
instalado 20 MWp en 2007. En China la principal aplicación de la energía solar FV es la
electrificación rural aislada a red (94% del total).
Muchos expertos del sector esperan que India sea en un futuro próximo uno de los principales
miembros de la industria fotovoltaica. Una parte de la política relativa al cambio climático tiene
como objetivo instalar una capacidad de generación de energía solar de unos 10GW en 2020,
aunque actualmente el plan se está revisando al alza.
La célula solar es el núcleo de los sistemas fotovoltaicos. Es
además el punto de la cadena valor donde más valor añadido
se genera. No existe una correlación perfecta entre capacidad
solar fotovoltaica instalada en un país y su nivel de producción
de células, si bien una cosa ayuda a la otra, animando a
la investigación en el seno del país y a la creación de empresas
nacionales. Las respectivas empresas y países líderes en la
producción de células FV son:
Fuente: ASIF.
Fuente: ASIF.
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Introducción
25

03
SECTOR
26
03
3.2
ENERGÍA
3.2.4 Situación de la fotovoltaica en España.
El 2007 ha sido el año del despegue definitivo para el mercado español
llegando a situarse como el segundo mercado fotovoltaico del
mundo, con empresas que van ganando importancia de manera
progresiva a nivel internacional gracias a su apuesta por la I+D.
La principal ventaja de España es su privilegiada situación geográfica,
siendo el país europeo con mayor irradiación solar. Gracias a
ello, durante los primeros años de esta industria muchos empresarios
e investigadores vieron una gran oportunidad, llevando a España
a ser el líder europeo de la industria. El siguiente paso
importante lo dio el gobierno con la Ley 54/1997 del Sector Eléctrico,
que permitía la liberalización del sistema eléctrico y la conexión
y venta de electricidad a la red, aunque no establecía tarifas
específicas. Gracias al Real Decreto 2818/1998 se cubrió ese vacío
y con ello ganaron popularidad las instalaciones conectadas a red.
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No obstante, estas regulaciones no proporcionaban estabilidad al
sector, ya que aseguraban la existencia de tarifas únicamente hasta
que España alcanzase la cifra de 50MW instalados acumulados, sin
hacer ninguna mención al espacio temporal que ello podría llevar.
Entonces, se creó el Real Decreto 436/2004 para mejorar este
aspecto. Se estableció una tarifa específica para un determinado
periodo de tiempo (44,0381€ por megavatio hora los primeros
25 años, y de 35,2305 a partir de entonces) que aseguraba a los
inversores la amortización de la instalación, así como la obtención
de una buena rentabilidad. Nuevamente, el Real Decreto
661/2007 volvió a modificar al anterior marco establecido. Los
cambios más importantes consistieron en que se establecía un
aval de 500€ por KW instalado y la obligación de vender la electricidad
generada en el mercado eléctrico, en vez de a los distribuidores
como se hacía anteriormente. Por otra parte, se
mantuvo la tarifa establecida en los anteriores decretos.
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Fuente: ASIF.
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Sin embargo, esta legislación no supo prever que la poca disponibilidad
de silicio que se había mostrado anteriormente no iba a mantenerse, y
que como consecuencia hubo un descenso de los precios que llevó a muchos
inversores a cambiar la tradicional inversión inmobiliaria por la
inversión en las llamadas “huertas solares”, dado que ésta fórmula les
aseguraba unos rendimientos superiores al 10%.
Esto propició un crecimiento desproporcionado del sector fotovoltaico
español.
Como se puede observar, con el RD 661/2007 se superó ampliamente con
dos años de antelación lo previsto por el PER, que fijaba 400 MW instalados
para 2010. El crecimiento en 2007 fue del 450% 8 , dejando claro que
se había incurrido en error con la tarifa establecida en dicho Real Decreto.
Según la Asociación Empresarial Fotovoltaica (AEF) “la proyección para
finales de 2008 estima una potencia total instalada de 1.500MW de
energía fotovoltaica. Teniendo en cuenta el ritmo de entrada de esta capacidad
instalada, esta magnitud correspondería con una generación
eléctrica de 1.110 GWh, que resulta en una retribución total de 490 millones
de € y una prima equivalente de 425 millones de €”.
Nueva propuesta de Real Decreto
Para adecuar mejor la legislación a las tendencias del mercado, el Mi-
Comparación del antiguo RD y el nuevo marco regulador provisional.
Fuente: EPIA.
Instalaciones tipo I
Instalaciones tipo II
I.1
I.2
44,0381 €/MWh.
44,0381 €/MWh.
Introducción
nisterio de Industria ha publicado las condiciones del nuevo Real Decreto
1578/2008 9 .
La nueva regulación asignará primas distintas en función del tipo de
instalación que se diferencian en el artículo tercero del nuevo RD:
Tipo I. Instalaciones que estén ubicadas en cubiertas o fachadas de
construcciones fijas, cerradas, hechas de materiales resistentes, dedicadas
a usos residencial, de servicios, comercial o industrial, incluidas
las de carácter agropecuario. O bien, instalaciones que estén
ubicadas sobre estructuras fijas de soporte que tengan por objeto un
uso de cubierta de aparcamiento o de sombreamiento, en ambos
casos de áreas dedicadas a alguno de los usos anteriores, y se encuentren
ubicadas en una parcela con referencia catastral urbana.
Las instalaciones de este tipo se agrupan, a su vez, en dos subtipos:
- Tipo I.1: instalaciones del tipo I, con una potencia inferior o igual
a 20 kW.
- Tipo I.2: instalaciones del tipo I, con un potencia superiora 20 kW.
Tipo II. Instalaciones no incluidas en el tipo I anterior.
8 Fuente ASIF
9 http://www.boe.es/boe/dias/2008/09/27/pdfs/A39117-39125.pdf
RD 661/2007 Real Decreto 1578/2008 Disminución
34 €/MWh
32 €/MWh
32 €/MWh
22%
27%
27%
27

03
SECTOR
28
03
3.2
ENERGÍA
Además para 2009 se impondrá un techo de 400 MW a la instalación
de paneles fotovoltaicos, divididos en dos objetivos
de 267 MW para las instalaciones de tipo I y de 133 MW para
las de tipo II. Para asignar esta potencia, se crearán cada año
cuatro registros trimestrales, de 100 MW cada uno.
Por ejemplo, si en un trimestre hay solicitudes para más de 100
MW, se reduce un 2,5 por ciento la prima --la caída podría ser
del 10 por ciento al cabo de cuatro trimestres--. El porcentaje de
la bajada de primas al final de cada año, si se produce, equivaldrá
al porcentaje de subidas del techo de potencia. Como ejemplo,
si en 2009 se recorta un 10 por ciento la prima porque ha
habido mucha demanda, en 2010 se podrán instalar no sólo los
400 MW del techo, sino un 10 por ciento más, esto es, 440 MW.
Con este RD se quiere dotar de mayor capacidad auto-regulativa al
sector, dado que en las precedentes estimaciones realizadas por el
gobierno no se supo prever el comportamiento de este. El primer
plan sobre energías renovables fue el Plan de Fomento de las Energías
Renovables en España 2000-2010 que establecía un objetivo
para 2010 de 150 MW de capacidad instalados. Éste fue reemplazado
por el PER 2005-2010 que amplió el objetivo hasta los 400 MW
en 2010, pero esta cifra quedo superada en 2007, y actualmente se
cuenta con una potencia total instalada de unos 1.500 MW.
3.2.5 Nichos de mercado generales para La Rioja
Como consecuencia de todo lo explicado en el punto anterior
está claro que es un momento incierto para el sector español
fotovoltaico, y que la inversión en estos sistemas ha
perdido un fuerte interés después del nuevo RD. No obstante,
las inversiones que se están llevando a cabo en el sector
para conseguir economías de escala y llegar al mercado
con precios más competitivos están dando sus frutos. Según
los expertos y los diferentes estudios que se publican, en España
existirá paridad con el precio del consumidor (grid parity)
entre 2012 (según la EPIA en un comunicado a 4 de
septiembre de 2008) y 2015.
Ese es probablemente el momento crucial para el sector fotovoltaico,
ya que de ese momento en adelante los consumidores
finales, según aspectos únicamente económicos (y excluyendo
por completo el hecho de la mentalidad más o menos ecologista
de estas personas), pueden interpretar que les es más rentable
instalar un sistema fotovoltaico que pagar a la compañía
eléctrica. Como se verá más adelante, en Japón, que posee las
tarifas eléctricas más caras del mundo, la opción de integrar
paneles solares en edificios está ampliamente difundida entre
la sociedad, a pesar de que actualmente los costes de los módulos
siguen siendo relativamente caros y que Japón no es un
país con una irradiación solar equiparable a la española.
A nivel español, Valencia es una de las regiones que más está
apostando por la BIPV (integración fotovoltaica en edificios)
realizando inversiones importantes como la nueva cubierta
del Palacio de Congresos (generará unos 380 MWh anuales) y
el nuevo proyecto de la Universidad de Valencia de construir
el mayor parque urbano solar español mediante la integración
de 5.700 paneles solares sobre las cubiertas de diferentes edificios
públicos (que generará unos 1.500 MWh anuales).
Combinando las diferentes alternativas que ofrecen el sector
fotovoltaico y las características propias de La Rioja como
mercado para esta industria, este informe resalta la BIPV
como la opción óptima que puede implantarse en La Rioja.
La BIPV además de resultar económicamente rentable en el
medio plazo (e.g., el Palacio de Congresos de Valencia espera
amortizarse en 15 años, tras los cuales proporcionará un ingreso
continuo durante el resto de vida útil) es sinónimo de
responsabilidad medioambiental y compromiso con la sostenibilidad.
Estos valores tienen especial importancia en una
comunidad donde el medioambiente sostiene gran parte del
peso económico de La Rioja, y pueden convertirse en bases
para un posicionamiento “ecologista” de las empresas riojanas.
Otro punto a favor de la BIPV es que su prima es mayor
que la de instalaciones sobre suelo, por lo que la inversión inicial
se amortiza antes.
03
3.2
3.2.6 Estrategias competitivas globales.
El objetivo primordial de la industria fotovoltaica, actualmente,
es el de reducir los costes de producción para
llevar al mercado un producto que no dependa de los sistemas
de apoyo gubernamentales y que pueda competir
directamente con el resto de fuentes energéticas.
Como se ha mencionado a lo largo del informe la industria fotovoltaica
es una de las más intensivas en fondos destinados a la
I+D en búsqueda de nuevos métodos de producción o tecnologías
que reduzcan el precio final de la instalación.
Existen dos objetivos primordiales:
Bajar los costes de producción, básicamente utilizando materiales
menos costosos.
Aumentar la eficiencia de las células.
Primer objetivo: bajar costes de producción
La I+D que las empresas y centros de investigación han realizado
en este campo han dado como resultado la segunda generación de
células fotovoltaicas. Estas células tienen el firme objetivo de disminuir
los coste de producción sacrificando eficiencia confiando
en que luego, progresivamente, su eficiencia irá aumentando. El
principio general es sustituir los materiales costosos empleados
por las tecnologías de silicio cristalino por otros más baratos.
De esta forma han surgido el silicio amorfo, las CI(G)S, y el
CdTe (todas estas tecnologías se describen más adelante en el
punto 3.4), para sustituir al silicio cristalino, y se han empezado a
utilizar materiales más económicos, como por ejemplo plásticos,
polímeros, vidrios, para realizar el ensamblaje de los paneles.
Introducción
Segundo objetivo: Aumentar la eficiencia de las células
Una vez desarrolladas las células de segunda generación el sector
ha tenido que dar un paso adelante para conseguir aumentar
las eficiencias que ofrecen estas células, sin aumentar
significativamente el coste de introducir esas mejoras.
En este sentido existen dos tecnologías de relevancia para el sector
que se están desarrollando. Por una parte la concentración,
basada en la utilización de una lente que mediante una óptica
bien definida consigue concentrar mayor cantidad de radiación
en una célula menor. Está tecnología ya está saliendo al mercado
y es especialmente útil para su implantación sobre suelo.
Por otra parte, la utilización de la nanotecnología puede convertirse
en el antes y el después de los sistemas fotovoltaicos.
Ambas tecnologías se describen más ampliamente en el punto
3.4 dirigido a células de tercera generación.
La I+D que las empresas
y centros de
investigación han realizado en
este campo han dado como
resultado la segunda generación
de células fotovoltaicas.
Estas células tienen el firme objetivo
de disminuir los coste de
producción
29

03
SECTOR
30
03
3.3
ENERGÍA
Análisis de las
fuerzas competitivas del mercado
A continuación se muestran, a modo de resumen gráfico y en
base a los comentarios realizados en los puntos anteriores, los
factores que afectan directamente en la rentabilidad y competencia
del sector fotovoltaico siguiendo el modelo de las “Cinco
Fuerzas de Michael Porter”.
Amenazas de los nuevos competidores
Como resultado de la gran innovación a la que está sujeto el
sector fotovoltaico, nuevas empresas se constituyen constantemente,
especializándose en la realización de alguna tarea
específica o en la producción de un bien diferenciado.
Análisis de concurrentes:
Hay tres empresas que dominan el mercado de la fabricación
de células y módulos: Sharp, Q-Cells y Suntech. Estas empresas
tienen como producto principal las tecnologías de silicio
cristalino, que actualmente son las más empleadas.
La demanda de paneles fotovoltaicos ha absorbido la oferta
existente de paneles solares, por lo que el sector no ha entrado
aún en una vorágine competitiva de esfuerzos comerciales
para atraer clientes.
Poder de negociación de los clientes.
No es muy alto. La demanda supera históricamente para la
industria fotovoltaica a la oferta, por lo que muchas veces
es el fabricante el que exige pedidos mínimos o establece
ciertas condiciones.
Para el futuro se espera un cambio de tendencia, dado el
mayor número de empresas entran en el sector y por las reducciones
en los sistemas “feed in tariff”.
Poder de negociación de los proveedores
La escasez de silicio que ha existido en los últimos años ha
llevado a varios fabricantes a firmar contratos de suministro
con las empresas proveedoras de silicio de grado
solar/metalúrgico.
Como consecuencia de lo anterior y de la existencia de programas
de apoyo gubernamentales atractivos en algunos países
como España o Alemania, la demanda de silicio ha
superado siempre a la oferta.
Productos sustitutivos
Se podrían diferenciar en dos tipos: de carácter renovable,
o convencionales.
Entre los primeros, el principal competidor de la industria
fotovoltaica es la industria eólica. Ésta posee importantes
empresas españolas bien posicionadas a nivel internacional
como Gamesa e Iberdrola Renovables, y ha conseguido reducir
los costes de generación más rápidamente que la fotovoltaica,
lo que la hace más rentable. No obstante, explota
un recurso que no es constante lo cual la coinvierte en poco
03
3.4
predecible y eficaz para satisfacer diariamente las necesidades
de los seres humanos. Sin embargo supone un
gran paso adelante en la obtención de energía de fuentes
renovables y se puede combinar perfectamente con
la solar fotovoltaica.
La producción eléctrica mediante tecnologías convencionales
se corresponden con: ciclo combinado de gas, carbón,
nuclear, hidráulica y fuel-gas. De entre ellas, la energía nuclear
es la principal competidora, ya que es la única de ellas,
junto a la hidráulica, que no emite CO 2 a la atmosfera. Sin
embargo, la controversia y el rechazo popular que siempre
ha generado parecen ser un importante impedimento para
la mayor implantación de estas centrales.
Principales tendencias tecnológicas
El termino tecnología fotovoltaica engloba a todos los componentes
del sistema físico que convierte la energía solar en
energía eléctrica. El material más utilizado actualmente para
la fabricación de células fotovoltaicas es el silicio, ya que es
un material semiconductor que puede adaptarse para liberar
electrones, (partículas con base negativa que constituyen
la base de la electricidad). Las células fotovoltaicas
tienen dos capas de semiconductores, una con carga positiva
y otra con carga negativa. Cuando la luz brilla en el semiconductor,
se produce el traslado de electricidad gracias
a la unión presente entre esas dos capas, consiguiendo así
producir corriente continua. Cuanto mayor sea la intensidad
de la luz, mayor será el flujo de electricidad. De hecho,
un sistema fotovoltaico no necesita luz solar brillante para
funcionar, sino que debido al fenómeno de reflexión de la
luz solar, también en días nublados se obtiene energía.
Los componentes de mayor importancia en un sistema fotovoltaico
son:
Las células
Los módulos.
Los inversores.
03
3.4
3.4.1
Introducción
La principal investigación científica se centra en las células
fotovoltaicas, que son la base del efecto fotovoltaico que
genera electricidad a partir de la luz solar.
Células fotovoltaicas de
1ª Generación. Silicio Cristalino
La mayoría de las células FV son de silicio cristalino (c-Si).
El proceso para obtener las células consiste en laminar los lingotes
de silicio obteniendo las llamadas “obleas”, para posteriormente
dotar dichas obleas del sistema conductor necesario
para interconectar las diferentes células en los módulos. La
función de la célula es la captación de luz solar. Las células de
c-Si ocupan el 90% del total producido, el resto son las llamadas
“de capa delgada o fina” (“thin film”).
Actualmente es la base principal de los módulos de FV.
Sus principales ventajas consisten en que es ampliamente
disponible (el silicio es el segundo material con mayor
presencia en la naturaleza), emplea la misma tecnología
que la industria electrónica y se conocen bien sus propiedades.
El silicio cristalino es el que mayores rendimientos
ofrece, es decir, que transforma más porcentaje de luz
solar en energía.
31

03
SECTOR
32
ENERGÍA
Otro de los factores importantes de las células consiste en el grosor.
Cuanto más finas sean las obleas, menos silicio se necesita por cada célula,
reduciendo así el coste. Por ello, la I+D ha hecho hincapié en este aspecto,
pasando de los 0,32mm en 2003 a 0,17mm en 2008, y mejorando
simultáneamente los rendimientos medios de 14% a 16%. Los objetivos
que se marcan para 2010 las empresas consisten en obtener obleas de
0,15mm de espesor con rendimientos medios de 16,5%.
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Dependiendo de la forma del cristal original del que se extraen las
obleas se diferencia entre dos tipos de células de silicio cristalino:
las monocristalinas y las policristalinas.
Las células de silicio monocristalino se obtienen a partir de un
único cristal de silicio puro de forma cilíndrica. Como consecuencia
de la forma cilíndrica del lingote del que se obtienen las obleas,
estas deben ser cortadas rectangularmente para obtener más eficiencia,
las siguientes figuras ofrecen un ejemplo gráfico de este
punto. Dado que provienen de un cristal puro, su rendimiento es
mayor (con eficiencias entre el 15% y el 20%), y su coste también.
Actualmente ocupan el segundo lugar en volumen de mercado, con
el 33% del total 10 , y su cuota está en descenso.
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Las policristalinas, en cambio, se consiguen a partir de bloques
de silicio que se obtienen mediante la fusión de trozos de silicio
puro en moldes especiales. En esos moldes, los bloques de silicio
se van enfriando, pasando axial a estado sólido. Mediante
este proceso, los átomos no se organizan en un único cristal,
sino que se forma una estructura policristalina con superficies
de separación entre los cristales. Su coste es menor, pero su eficiencia
también (10% - 15%).
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03
3.4
3.4.2
Células fotovoltaicas de
2ª Generación. Capa delgada.
Introducción
Estos módulos se fabrican a partir de capas muy delgadas de materiales
fotosensibles sobre soportes de bajo coste como el vidrio,
acero inoxidable o plástico.
Con esta tecnología se consigue una mayor automatización una
vez que se alcanza un nivel de producción suficientemente grande,
permitiendo simultáneamente un enfoque más integrado en la
construcción de módulos. Como consecuencia se reduce de manera
importante la mano de obra empleada respecto del proceso
de fabricación de los módulos cristalinos, en el que las células individuales
deben ser interconectadas.
Esta tecnología comenzó a ganar adeptos gracias a la escasez temporal
de silicio durante la primera parte del siglo XXI, y actualmente
está sujeta a una fuerte inversión en I+D. De hecho, hay
empresas trabajando en la producción de capa delgada sobre la
base de un enfoque “rollo a rollo”. Esto consiste en recubrir un
sustrato flexible, como por ejemplo el acero inoxidable, con capas
en un proceso continuo 11 . El éxito en la implantación de esta tecnología
proporcionaría una oportunidad para bajar considerablemente
los costes de producción, así como para aumentar el
rendimiento de la fábrica.
EPIA prevé que la capa delgada alcanzará aproximadamente el
20% de la producción total de módulos para el año 2010.
10 Fuente ASIF.
11 Fuente: EPIA.
33

03
SECTOR
34
ENERGÍA
En la actualidad se pueden encontrar tres tipos de módulos de
capa delgada en el mercado: los de silicio amorfo (a-Si), diseleniuro
de cobre e indio (CIS, CIGS) y teluro de cadmio (CdTe).
Silicio Amorfo
En la década de los 80 se decía que sería el único material fotovoltaico
de película delgada, y en la década de los 90 la gente
comenzó a rechazarlo por su inestabilidad y eficiencia baja. Sin
embargo, las configuraciones de células multi-junction han
ayudado a resolver ese problema. En el futuro cercano, se esperan
lograr eficiencias en la conversión de electricidad de 6%
a 8%. Gracias a la reducción de costes que supone se pronostica
un buen futuro a esta tecnología. Actualmente consta
con un 5,2% del mercado total 12 , y se prevé una cuota de
mercado del 8% para 2010 y de un 30% en el 2020 13 .
Selenuros de Indio y Cobre (CIS/CIGS)
Las películas de CIS (cobre, indio y selenio) son conocidos por su
absorción extremadamente alta. Eso quiere decir que la mayoría
de la luz que está en la superficie de los materiales será absorbida
dentro de la primera capa. Agregando pequeñas cantidades de
galio, se aumenta la eficiencia, dando lugar a unas películas delgadas
que se conocen como CIGS (cobre, indio, galio y selenio).
Las células de película delgada de CIGS son básicamente películas
compuestas por varias capas. Las células de CIGS usan una
capa extremadamente delgada de material semiconductor que
está aplicada sobre una base poco costosa como vidrio, hojas me-
03
3.4
3.4.3
tálicas flexibles, hojas de acero inoxidables o polímeros de altatemperatura.
Las células de película delgada requieren menos
energía en la fabricación y se pueden hacer mediante una multitud
de procesos diferentes. La mejor eficiencia lograda en
una célula solar de película delgada fue de 19,5% (Miasolé
Corporation) en el 2006 con CIGS 14 . Hay dos empresas
estadounidenses que están desarrollando tecnologías importantes
en el campo de CIGS: Miasolé Corporation y HelioVolt.
Teleruro de Cadmio (CdTe)
Esta tecnología se está comercializando activamente.
La eficiencia de este tipo de células está por encima
del 16% en el laboratorio y de 7%-10% en los módulos
comerciales. Las películas delgadas de CdTe son las
competidores a la tecnología CIGS, ya que también
se pueden fabricar reduciendo considerablemente
los costes. Uno de los problemas con ese tipo de célula es
que las células solares de CdTe de tipo-p tienen muchas resistencias
internas y puede resultar en posibles pérdidas eléctricas.
Además, también tienen otros inconvenientes como
una vida útil corta (20 años), y que al cabo de esos 20 años el
modulo debe ser desmantelado o sustituido, debido a la degradación
del encapsulamiento que alberga el CdTe (material
toxico para el medio ambiente).
La estadounidense First Solar es la empresa líder en
esta tecnología.
Células fotovoltaicas de 3ª Generación.
Energía fotovoltaica de concentración (CPV):
La idea de concentrar la luz solar para generar electricidad fotovoltaica
ha estado siempre en las mentes de los investigadores
de este sector. El principio básico de la tecnología consiste
en concentrar la luz solar mediante dispositivos ópticos como
lentes (de Fresnel) o espejos, reduciendo de esa manera el área
empleada en las células y/o en los módulos que las albergan,
aumentando así su eficiencia.
La característica más importante de esta tecnología es su nivel de eficiencia,
que consigue ratios de más de un 30%. Además se puede
equipar la pequeña superficie con un material fabricado de semiconductores
de compuesto III-V (del tipo Arseniuro de galio multi-junction),
con lo se alcanzan rendimientos de entre 35%-40%.
La CPV presenta fundamentalmente 2 desventajas:
Necesita un sistema de seguimiento muy preciso.
Las altas temperaturas que se generan como consecuencia de la
concentración. Este problema se soluciona actualmente utilizando
difusores de calor de aluminio o cobre.
Una desventaja de la concentración fotovoltaica es la necesidad de
emplear los seguidores. El seguidor es un sistema que permite
al modulo seguir la órbita solar. Sin el empleo de estos se-
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Introducción
guidores, la eficiencia cae mucho y no resultan rentables.
Esta necesidad hace que las células de CPV sean poco rentables para
tejados o integración en edificios, pero altamente eficientes para instalaciones
en suelo.
Se cree que cuanto más crezca el volumen de energía fotovoltaica
hacia niveles donde realmente contribuya a la producción de energía
mundial, más importancia tendrá la tecnología de concentración.
Hay varias empresas estadounidenses que están trabajando en el desarrollo
de las tecnologías de CPV, sin embargo, es en España donde se
están llevando a cabo las investigaciones más interesantes a través
del ISFOC, Instituto de Sistemas Fotovoltaicos de Concentración.
12 Fuente EPIA.
13 Photovoltaics – Global Technology Developments, Frost and Sullivan, 2006
14 Photovoltaics – Global Technology Developments, Frost and Sullivan, 2006
35

03
SECTOR
36
ENERGÍA
Células solares multi-junction (varias capas) III-V
Estas células están compuestas de sistemas de capas bastante complejos
desarrollados en un reactor MOVPE (siglas provenientes del
inglés, Metalorganic vapour phase epitaxy) que está controlado
por un proceso semiautomático. Estas células multi-junction tienen
múltiples películas delgadas, cada una de ellas constituida por
un semiconductor diferente. Las células están compuestas de Arseniuro
de Galio y las células de triple unión están compuestas por
GaAs, Ge y GaInP 2 15 Cada semiconductor se caracteriza por una
banda de energía que aumenta su precisión para absorber radiación
electromagnética de una determinada región del espectro. Se
tienen que escoger cuidadosamente los semiconductores a utilizar
para lograr absorber la máxima electricidad posible. Las células
Fuente: SPIE.
multi-junction fueron diseñadas para ser utilizadas principalmente
en la industria espacial, como por ejemplo en los satélites y los vehículos
de exploración espacial.
Los desarrollos recientes han producido células multi-junction con
una eficiencia del 40% (SpectroLab, EE.UU.), y se espera alcanzar
en torno al 45% al final de esta década. Se espera que el incremento
en la eficiencia sea reflejado en un crecimiento de la curva de
aprendizaje y, consecuentemente, en el abaratamiento de los precios.
En el Instituto Energía Solar se han alcanzado una eficiencia
del 29% con concentraciones de 1000 soles (1MW/m 2 ) mediante
células de doble capa y se está trabajando para producir células de
triple capa con eficiencias del 35%.
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InGaP (1,84 eV)
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Si (1.1 eV) GaAs (1,43 eV) Ge (0,7 eV)
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HighGap
InGaP
GaAs
Si
LowGap2
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Ge
DSC - Dye-sensitized Solar Cells (Células solares sensibilizadas
mediante tintes) y OPV – Organic Photovoltaic Cells:
Estas células se componen de un semiconductor, como el dióxido
de titanio, cubierto por una capa de tinte. El tinte absorbe
la energía de la luz solar, que produce los denominados “excitones”.
Dichos paquetes de energía deben moverse a continuación
hacia el semiconductor. Una vez allí, generan energía
eléctrica. Estas células han llamado la atención de investigadores
por bastante tiempo desde que se demostró que tienen eficiencias
por encima del 10%. La gran desventaja de este
dispositivo fotovoltaico es la inestabilidad del electrolito líquido
usada en estos dispositivos. La investigación reciente se ha enfocado
a cambiar el electrolito líquido por semiconductores orgánicos
e inorgánicos tipo-p para mejorar la estabilidad de la
solución. Eso ha resultado en eficiencias de 3.2%. Se estima que
el coste de modulo de las células sensibilizadas mediante tinta
puede ser hasta 4 veces más bajo que lo normal y se espera que
para 2040-2050 formará una parte integral de la generación de
energía solar 16 .
La empresa líder en esta tecnología es Konarka (EE.UU.).
Nanomateriales:
Las tecnologías de nanomateriales y de células solares de nano-
La nanotecnología es una ciencia
muy reciente y de múltiples aplicaciones,
y por ello, se espera de ella que se convierta
en una de los pilares para acercar a la
fotovoltaica a la competitividad directa con el
resto de fuentes energéticas.
Introducción
cristal están en las etapas iníciales de desarrollo pero seguramente
ganarán importancia en los próximos 3 a 4 años.
La nanotecnología es una ciencia muy reciente y de múltiples
aplicaciones, y por ello, se espera de ella que se convierta
en una de los pilares para acercar a la fotovoltaica a la
competitividad directa con el resto de fuentes energéticas.
Estas tecnologías básicamente explotan las propiedades de
nanomateriales para asegurar que se obtienen usos útiles
del espectro infrarrojo de la célula solar. Una de las innovaciones
que se destacan en este área es la tecnología de tinta de silicio que
la empresa californiana Innovalight ha desarrollado usando los efectos
quantum de las nanopartículas de silicio, y la tecnología de célula solar
que se está desarrollando la empresa Nanohorizon. Todos estos avances
seguramente ayudarán a que la tecnología fotovoltaica alcanza eficiencias
del 30% al menos comercializable en los próximos 5 a 10 años 17 .
15 EU Photovoltaic Technology Platform: The Strategic Research Agenda (SRA), Working
Group 3 “Science, Technology and Applications (WG3), Activity: Concentration
Photovoltaics (CPV), Dr. Andreas Bett, Dr. Francesca Ferrazza, Johannes
Herzog, Dr. Antonio Marti, Prof. Wolfram Wettling, Freiburg, April 28th, 2006
16 Photovoltaics – Global Technology Developments, Frost and Sullivan, 2006
17 Photovoltaics – Global Technology Developments, Frost and Sullivan, 2006
37

03
SECTOR
38
03
3.4
ENERGÍA
Asimismo, en España, investigadores del CSIC han patentado
un nuevo tipo de célula solar que posee una eficiencia
de hasta un 30% superior a las convencionales.
La nueva célula solar está dotada de un cristal fotónico, obtenido
gracias a procesos de nanotecnología. Este cristal
está formado por nanoagujeros de 200 nanómetros de diámetro,
separados entre sí por 600 nanómetros, formando
una red periódica de simetría triangular.
Este sistema consigue demostrar que la eficiencia cuántica
externa de la nueva célula solar (tasa de generación de electrones
por fotones incidentes) se incrementa entre un 10%
y un 30% en todo el rango donde la célula tiene capacidad
de fotoconversión. Entre los puntos a favor de esta nueva
célula se destaca que las técnicas de las que han hecho uso
los científicos pueden ser aplicadas de forma industrial.
3.4.4 Módulos.
Los módulos son grupos de células FV unidos en un bloque,
generalmente soldándolos unos con otros bajo una lámina de
vidrio. Su tamaño se puede adaptar al emplazamiento propuesto,
y se instalan rápidamente. Están preparados para resistir
todo tipo de condiciones climatológicas: frió, calor, lluvia,
nieve… Los productores de módulos suelen garantizar un rendimiento
energético del 80% de la capacidad nominal incluso
al cabo de 20 ó 25 años.
Cuando se dice que una instalación FV tiene una capacidad
de 3 KW, se considera el rendimiento del sistema en condiciones
de prueba estándar (CPE), lo que permite efectuar
comparaciones entre distintos módulos. En Europa Central,
para crear un sistema de electricidad solar con una capacidad
nominal de 3 KW, se necesita una superficie de
módulo aproximada de 23 m2 (dependiendo de la tecnología),
y produciría energía suficiente para cubrir la demanda
de electricidad de un hogar 18 .
03
3.4
3.4.5
Inversores.
Los inversores tienen la finalidad de convertir en corriente
alterna, que es la que se utiliza en la red de distribución de
electricidad, la electricidad generada por los sistemas fotovoltaicos
(en corriente continua). Este elemento es, por lo
tanto, indispensable en las instalaciones conectadas a red.
Los módulos son
grupos de células FV
unidos en un bloque, generalmente
soldándolos unos con
otros bajo una lámina de vidrio.
Su tamaño se puede adaptar al
emplazamiento propuesto, y se
instalan rápidamente
03
3.5
Fuente ASIF.
Alcance del estudio
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En el presente estudio, se recopilan los principales datos sobre
las tecnologías y patentes que se están desarrollando en los países
más punteros en el sector fotovoltaico, fuera de la Unión
Europea, por el ámbito que abarca el programa Globaltech.
Los principales focos de investigación y desarrollo tecnológico
para este sector se encuentran en Alemania,
Japón, China, Estados Unidos y Taiwán.
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Introducción
Entre estos 5 países se produjeron el 87,5% de las células
fotovoltaicas mundiales, y es donde están los centros de
investigación más prestigiosos del mundo. Por lo tanto, estos
serán los países objeto de estudio, excluyendo a Alemania por
pertenecer a la UE.
A continuación, se muestra en una tabla un resumen sobre los países
referentes en cada tecnología y las empresas más punteras:
18 Fuente: EPIA.
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39

03
SECTOR
40
ENERGÍA
Principales Tendencias Líderes Mundiales Empresas u organismos Situación en La Rioja
Tecnológicas
TENDENCIA 1: Silicio Cristalino
Monocristalino Japón Sharp
China Suntech
Taiwan Motech Rioglass
Policristalino Japón Sharp
China Suntech Rioglass
Taiwan Motech
TENDENCIA 2: 2ª generación de células FV
Silicio Amorfo Japón Kaneka No hay empresas que
Mitsubishi utilicen esta tecnología
actualmente
CI(G)S EE.UU. NREL No hay empresas que
Miasole utilicen esta tecnología
Global Solar
HelioVolt
actualmente
CdTe EE.UU. First Solar No hay empresas que
utilicen esta tecnología
actualmente
Principales Tendencias Líderes Mundiales Empresas u organismos Situación en La Rioja
Tecnológicas
TENDENCIA 3: 3ª generación de células FV
Concentración EE.UU ISFOC No hay empresas que
España NREL utilicen esta tecnología
actualmente
DSC y OPV EE.UU. KONARKA No hay empresas que
utilicen esta tecnología
actualmente
Multijunction EE.UU. NREL No hay empresas que
utilicen esta tecnología
actualmente
Los principales focos de investigación
y desarrollo tecnológico para
este sector se encuentran en Alemania, Japón,
China, Estados Unidos y Taiwán.
Introducción
41

04
SECTOR
ENERGÍA
4.1. Estados Unidos,
4.1.1. Principales tendencias del mercado nacional.
4.1.2. Marco institucional y factores de éxito.
4.1.3. Principales tecnologías y sus factores de éxito.
44
4.2. Japón,
4.2.1. Principales tendencias del mercado nacional.
4.2.2.Marco institucional y factores de éxito.
4.2.3.Principales tecnologías y sus factores de éxito.
49
4.3. China,
4.3.1. Principales tendencias del mercado nacional.
4.3.2.Marco institucional y factores de éxito.
4.3.3.Principales tecnologías y sus factores de éxito.
52
4.4. Taiwán,
4.4.1. Principales tendencias del mercado nacional.
4.4.2.Marco institucional y factores de éxito.
4.4.3.Principales tecnologías y sus factores de éxito.
56
4.5. Conclusiones, 57
El sector en el mundo:
Análisis de los países
objetivo y sus líderes
43

44
SECTOR
04
4.1
04
4.1
04
ENERGÍA
4.1.1
Estados Unidos
Principales tendencias del mercado nacional
Estados Unidos, por sus características climáticas, es uno de los
países que mayor utilidad pueden obtener de la energía fotovoltaica,
sobre todo en las regiones del suroeste, que como se
puede observar en el mapa, es una de las zonas con mayor irradiación
solar del mundo.
Fuente: NREL.
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El sector ha superado
los 357 millones de €
al año (500M$ a un tipo de
cambio medio de 1,40€/$) y
contribuye positivamente a la
balanza de pagos del país con
un mercado de exportaciones
muy fuerte
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04
4.1
4.1.2
En 2007 el mercado fotovoltaico estadounidense tuvo un crecimiento
del 48% en las conexiones a la red, con un total instalado
de 190 MW. Al final de año, la capacidad total acumulada
de este país ascendía a 750MW 19 .
Hay unas veinticuatro empresas y treinta y seis plantas de fabricación
en el sector de manufactura y venta de células solares
semiconductoras. Las tecnologías que usan incluyen, cristalina,
película delgada y concentrados. El sector ha superado los 357
millones de € al año (500M$ a un tipo de cambio medio de
1,40€/$) y contribuye positivamente a la balanza de pagos del
país con un mercado de exportaciones muy fuerte. Hay más de
70 universidades y 3 laboratorios nacionales trabajando en
alianza directa de I+D+i fotovoltaico 20 .
De entre todas las tecnologías que se están implantando en
EE.UU., las de mayor éxito están siendo las de capa delgada, en
la que EE.UU. es líder mundial, con cerca de la mitad de la producción.
Además, se prevé que los precios del silicio seguirán
bajando, con lo que se espera un crecimiento general de todas
las áreas de producción.
Actualmente, la industria FV de EE.UU. da trabajo a unas
50.000 personas 21 , y se espera que para 2020 alcance los
150.000 puestos de trabajo 22 .
Marco institucional y factores de éxito
California sigue siendo el estado de mayor importancia ya
que posee el 60% de las instalaciones de FV estadounidenses,
pero se está observando como también el resto de
EE.UU. avanza (83% de aumento). Pese a que muchos estados
han adoptado nuevas normativas sobre la estructura de
sus respectivas carteras energéticas renovables, optimizando
sus programas RPS (Renewable Portfolio Standard,
políticas regulatorias americanas que exigen el aumento de
la utilización de energías renovables como la eólica, solar y
biomasa), los datos a ámbito federal son menos alentado-
El sector en el mundo: Análisis
de los países objetivo y sus líderes
res. En este sentido, el sector se enfrento a la incertidumbre
sobre si se llevaría a cabo la prórroga del crédito fiscal
para la inversión en energía solar (ICT).
The Federal Energy Policy Act of 2005: Esta acta estableció
un descuento fiscal de energía industrial de 30% para
inversiones en equipos solares instalados entre el 1 de enero
de 2006 y el 31 de diciembre de 2008. Antes de esa fecha
existía un descuento de 10% estaba disponible para inversiones
hechas en los Estados Unidos. Para los equipos instalados
después del 31 de diciembre de 2008, vuelve el
crédito fiscal de 10% 23
Las perspectivas sobre el futuro confían en que dicha prorroga
se llevará a cabo a finales de este año. Si esto sucediese,
se calcula que el mercado fotovoltaico americano
seguirá creciendo a un 65% anual durante los próximos 5
años, alcanzando los 10GW de capacidad instalada acumulada
en 2013, según datos de EPIA. En caso de que dicha
prorroga no se produzca, la industria local tendrá que prepararse
para observar la cancelación de proyectos por todo
el país y la consecuente pérdida de puestos de trabajo.
Asimismo, para la industria local sería muy beneficiosa la
creación de una RPS a nivel nacional. Este hecho estuvo a
punto de consumarse en 2007, ya que la propuesta fue
aprobada por la Cámara de Representantes de EE.UU., pero
sin embargo, fue posteriormente rechazada en el Senado.
Se espera que esta ley vuelva a presentarse en 2009, pudiendo
suponer uno de los principales factores del éxito de
la FV en EE.UU.
19 Fuente: EPIA.
20Energy Information Administration,
21 Fuente: EPIA
22 Energy Information Administration
23 Energy Information Administration:
http://www.eia.doe.gov/cneaf/solar.renewables/page/solarphotv/
solarpv.html
45

46
SECTOR
04
ENERGÍA
Organismos de investigación relevantes:
National Renewable Energy Laboratory (NREL):
El Laboratorio Nacional de Energía Renovable se encuentra en
Golden (Colorado) y forma parte del Departamento de Energía de
los EE.UU., siendo el órgano encargado de llevar a cabo investigación
en materia de energías renovables y en la mejora de la eficiencia
energética.
Fue fundado en 1974, su misión y estrategia están enfocadas a alcanzar
los objetivos energéticos del Departamento de Energía de
Estados Unidos. Con respeto a la investigación de energía fotovoltaica,
el NREL colabora con el NCPV, National Center for Photovoltaics,
que trabaja en conjunto con universidades, con el
sector privado y con otras agencias del gobierno para poder desarrollar
tecnologías fotovoltaicas más avanzadas y para mantener
la posición competitiva de la industria fotovoltaica del país. Poseen
el record histórico de eficiencia de una célula solar, 40,8% en
una multijunction.
El NREL tiene una oficina de transferencia de tecnología que
apoya a los científicos de laboratorio y a los ingenieros en la aplicación
práctica de su conocimiento y de las tecnologías que han
desarrollado. Existe la posibilidad de obtener licencias de las tecnologías
fotovoltaicas patentadas ya por el NREL 24 .
Sandia National Laboratories:
Trabaja junto a la industria fotovoltaica americana, con el Departamento
de Energía de Estados Unidos, con el NREL y otras agen-
04
4.1
4.1.3
cias del estado y organizaciones internacionales, para aumentar el
uso mundial de sistemas de energía fotovoltaica reduciendo el
coste, mejorando la fiabilidad, aumentando el rendimiento, eliminando
barreras y ampliando mercados.
Principales tecnologías y sus factores de éxito
NREL: El NREL es el líder estadounidense en desarrollar tecnologías
solares y tienen más de 100 patentes. El proyecto de investigación
fotovoltaica del NREL tiene como objetivos reducir el
coste de la energía solar y hacer que la energía fotovoltaica sea
una fuente competitiva y sostenible en los mercados de energía
de hoy en día. Los principales proyectos de investigación son:
Proyecto de energía fotovoltaica integrada en edificios.
Materiales y dispositivos electrónicos.
Proyecto de tecnología fotovoltaica de alto rendimiento:
Tiene dos objetivos específicos, alcanzar una eficiencia de 25%
para las células de película delgada y 20% para módulos; crear
concentradores multiunión con una eficiencia de 33%. En el
área de películas delgadas policristalinas están participando en
el proyecto las siguientes entidades: AstroPower Inc., Global
Solar Energy, LLC, la Universidad de Toledo, la Universidad
de Delaware, la Universidad de Florida y la Universidad de Florida
del Sur. En el área de concentradores multiunión está colaborando
con: EMCORE Photovoltaics, ENTECH Inc.,
Spectrolab Inc., SunPower Corporation y la Universidad de Illinois.
Medidas y caracterizaciones.
Proyecto de I+D de producción fotovoltaica.
Materiales y dispositivos de silicio: El NREL está en el estado del arte
de los dispositivos multijunction de a-Si/c-Si. También está haciendo
mucho trabajo en la investigación de silicio cristalino de grado solar.
Ingeniería de sistemas.
Partnership de película delgada: Trabaja en unos áreas de investigación
enfocados: silicio amorfo, CIS/CIGS, CdTe, ambiente/seguridad/salud
y la confiabilidad de los módulos. Cada área tiene su
propio equipo nacional de investigación. El equipo está compuesto de
gente de la industria, academia y de expertos NREL.
Solar Energy Industries Association (SEIA): Es una asociación
nacional de comercio para la industria solar. Trabajan para expandir
mercados, consolidar la I+D+i, eliminar barreras de mercado y mejorar
la educación sobre la energía solar. Para el sector fotovoltaico se
enfoca en:
Reducir las barreras a la instalación de paneles fotovoltaicos a
través de la extensión de estándares técnicos y comunes para
la interconectividad.
Expandir los mercados fotovoltaicos en todo el país con programas
de incentivos a nivel estatal y federal.
Asegurar investigación y desarrollo continuo a nivel federal en
dispositivos fotovoltaicos y tecnologías relacionadas 25 .
Center for Revolutionary Solar Photoconversion (CRSP): Es
el nuevo centro de investigación de Colorado Renewable Energy Collaboratory.
Se dedica a la investigación básica y aplicada para crear
tecnologías de energía solar nuevas y revolucionarias, además de
crear oportunidades de educación y formación. La investigación
apoya a las tecnologías solares de tercera generación. El CRSP es un
esfuerzo conjunto de cuatro instituciones de investigación y hacen
El sector en el mundo: Análisis
de los países objetivo y sus líderes
El proyecto de investigaciónfotovoltaica
del NREL tiene como
objetivos reducir el coste de
la energía solar
disponible sus capacidades para proyectos compartidos y patrocinados
por sus miembros.
Global Solar Energy: Está trabajando en el proyecto Fotovoltaica
de Alto Rendimiento del National Center for Photovoltaics (perteneciente
al NREL). GSE está desarrollando avances de proceso y entendimiento
para lograr la meta de 20% de eficiencia de los CIGS.
HelioVolt: Esta empresa ha patentado su proceso de fabricación de
películas delgadas llamado FASST. El proceso es rentable, flexible,
de alta velocidad y usa la tecnología de CIGS. El proceso de FASST
realmente imprime los CIGS directamente sobre una gran variedad de
substratos y es 10 a 100 veces más rápido que los demás procesos actuales.
Las otras ventajas de FASST incluyen: un aumento en el
mercado por productos customizados debido a la flexibilidad del proceso,
evita la escasez y el costo del silicio y otras limitaciones del silicio
(como por ejemplo que no se puede aplicar a superficies flexibles).
Con su tecnología, HelioVolt puede imprimir directamente sobre varios
materiales de construcción – vidrio, metal, compuestos y algunos
polímeros. La tecnología de FASST tiene como meta lograr costes
de menos de 1 dólar por cada vatio instalado 26 .
24 National Renewable Energy Laboratory, http://www.nrel.gov/
25 http://www.seia.org/index.php
26 www.daystartech.com
47

48
SECTOR
04
ENERGÍA
First Solar: Ha alcanzado el más bajo coste de fabricación en la industria,
con 1,14$/W en el primer trimestre del 2008, gracias a la tecnología
de CdTe, en la que es líder mundial y principal referente. Es
el productor más grande de módulos solares de película delgada (tiene
una capacidad de fabricación prevista en el año 2008 de 485 MW 27 ),
y el 5º productor en total según la ASIF.
DayStar Technologies: Desarrolla productos fotovoltaicos basados
en tecnología CIGS de película delgada semiconductor. Tienen dos productos
principales: los módulos CIGS llamado TerraPlate y células solares
flexibles de CIGS llamada TerraFoil® 28 .
Konarka: Konarka es la empresa líder en el desarrollo de nuevas células
solares a través de la utilización de tecnologías de 3G como las
DSC a partir de tintas orgánicas.
Su principal hito es el de ser capaces de producir estos dispositivos
fotovoltaicos a gran escala, mediante la modalidad
roll-to-roll (enrollado), lo cual redunda en unos costes de
producción realmente baratos comparados con las tecnologías
de primera y segunda generación.
Para convertirse en el líder de esta tecnología ha combinado la I+D
propia con la compra de licencias de otras empresas que ya había realizado
investigaciones en ese campo.
Para seguir con su estrategia expansiva, la empresa se ha hecho con
unas instalaciones de Polaroid consistentes en una avanzada planta
de impresión. Estas instalaciones se han convertido en la mayor
planta productiva mediante el sistema roll-to-roll de tecnología de
capa delgada.
Su producto estrella es el Power Plastic®, una mezcla de líquidos llenos
de polímeros semiconductores, que tiene eficiencias bajas pero
es adaptable a multitud de elementos electrónicos cotidianos, uno de
sus principales mercados.
Konarka tiene la propiedad intelectual más importante en la tecnología
de 3G de las OPV (organic photovoltaics). En su posesión se en-
cuentran 120 patentes estadounidenses y otras 181 extranjeras, que
cubren todos los aspectos de esta tecnología.
Miasolé Corporation: Produce células fotovoltaicas de película
delgada de tipo CIGS. La empresa utiliza una estrategia de diferenciación
aportando tecnología de fabricación de película delgada de
alto volumen a la industria solar de CIGS. La tecnología usada por
Miáosle es una opción práctica porque casi no usa el material semiconductor
costoso que se usa en las células tradicionales de silicio
cristalino. Además, las células son unas de las soluciones fotovoltaicas
más ligeras en el mundo. Sus células pesan 80% menos de
los módulos de vidrio convencionales. Debido a eso, las modificaciones
y los ajustes casi nunca son necesarias – se
puede usar las células de Miáosle tal cual. En aplicaciones reales,
las células solares flexibles de CIGS son más productivas que las
de silicio cristalino porque tienen mejor rendimiento en condiciones
de ángulo bajo y de poca luz (mejor absorción de la luz difusa), se
mantienen más frescas, son más baratos por vatio (W), tienen un peso
muy ligero, son flexibles, estables y fiables en condiciones reales. Otra
ventaja de la tecnología de CIGS es que como no usa silicio, no está
afectada por los problemas de escasez del silicio 29 .
En aplicaciones reales,
las células solares
flexibles de CIGS son más productivas
que las de silicio cristalino
porque tienen mejor
rendimiento.
04
4.2
04
4.2
4.2.1
Japón
Principales tendencias del mercado nacional
Las casas residenciales son el principal mercado de Japón,
acaparando casi el 90% del total 30 . Existen dos razones que
justifican este hecho:
Los japoneses tienen una alta sensibilización por el cuidado
del medioambiente.
El precio de la electricidad domestica es el más alto delmundo.
En los inicios de la FV el gobierno japonés dio un gran apoyo
a la industria, con financiación de un 50% en los 90, pero a
medida que los costes han ido reduciéndose, estas ayudas
han ido disminuyendo. De esta manera, los compradores siguen
pagando cifras similares a las de la década pasada pero
sin contar con la financiación del estado.
El desarrollo del mercado japonés de sistemas fotovoltaicos
residenciales y sistemas fotovoltaicos para la industria y servicios
públicos está en progreso 31 .
El tamaño del mercado fotovoltaico residencial ha crecido
a un ritmo de 50.000 sistemas anuales gracias al
apoyo gubernamental a la introducción de sistemas fotovoltaicos.
La capacidad instalada acumulada a finales del
año fiscal 2006 fue de 1277 MW instalados en aproximadamente
350.000 viviendas. Una vez finalizado el programa
el mercado japonés ha perdido su estímulo y se
muestra más estable.
Ahora el principal objetivo de los fabricantes japoneses es
seguir con el mercado de sistemas fotovoltaicos residenciales,
ya sea en viviendas nuevas o en viviendas existentes.
04
4.2
4.2.2
El sector en el mundo: Análisis
de los países objetivo y sus líderes
Esto ha llevado a que muchos constructores de viviendas han
adoptado los sistemas fotovoltaicos como parte integrante de su
oferta. En concreto, se está creando un nuevo concepto de casa
equipada con sistemas FV, con coste de suministro cero, que es
muy valorado por los clientes finales.
Esta tendencia de integración en edificios (BIPV en inglés) se extiende
por otros tipos de edificaciones como instalaciones agrícolas,
centros comerciales, instalaciones ferroviarias, parkings,
escuelas, y un largo etc.
Marco institucional y factores de éxito.
New Energy and Industrial Technology Development
Organization (NEDO)
El NEDO 32 es el mayor centro público de I+D de Japón, y se encarga
de fomentar el desarrollo de tecnologías avanzadas en industria,
medioambiente y energía. Se creó en 1980 por el METI
(Ministerio de Economía, Comercio e Industria) inicialmente
para desarrollar una fuente energética renovable que para sustituir
el empleo de combustibles fósiles. Parte de sus actividades
incluyen el desarrollo tecnológico de energía solar fotovoltaica,
donde NEDO va a enfocar su I+D+i en el silicio amorfo y en CIS.
27 http://www.firstsolar.com/
28 www.daystartech.com
29 Miasolé. http://www.miasole.com/index.html
30 Fuente: “Japan Photovoltaics Market Overview”, Robert Foster.
31 Fuente: EPIA.
32 Fuente: NEDO, http://www.nedo.go.jp/english/index.html.
49

04
SECTOR
ENERGÍA
50
No hay investigación en Japón de módulos de CdTe debido a la preocupación
nacional relacionada con la contaminación del cadmio.
Photovoltaic Power Generation Technology Research
Association (PVTEC)
Parte de la misión de PVTEC es ayudar a Japón a mantener su posición
de liderazgo en el campo de la investigación fotovoltaica. Su
enfoque actual es en tecnologías de película delgada y de fabricación,
incluyendo CIS. PVTEC es un consorcio industrial de más de
20 empresas, donde el personal de la industria se reúne en periodos
de 2-3 años para colaborar en actividades de investigación.
Investigaciónydesarrollodetecnologíasavanzadasdecélulassolares.
Investigación, desarrollo y evaluación de las tecnologías fundamentales
para la introducción al mercado.
Apoyo a los proyectos conjuntos con instituciones internacionales.
Promoción de la colaboración entre el gobierno, la industria y
la academia, además de la internacionalización de la investigación
y desarrollo.
Encuestas y estudios de tendencias técnicas e industriales en la
generación eléctrica fotovoltaica.
National Institute of Advanced Industrial Science and
Technology (AIST)
Es una organización de investigación fundada en el 2001. No es
una institución del gobierno, aunque está financiada en parte por
el estado japonés. AIST tiene más de 50 unidades de investigación
autónoma en varios campos de investigación y las unidades
están ubicadas en 9 bases en todas partes de Japón. AIST tiene
más de 100 patentes en el sector de energía solar 33 .
Research Center for Photovoltaics (RCPV): fundado en
el año 2004, el RCPV se dedica a la investigación comprensiva
de fotovoltaica, desde la investigación de materiales al diseño
de sistemas a gran escala. El centro consiste de 6 equipos: el
Equipo de Silicio Cristalino Avanzado (ACS), el Equipo de Materiales
de Silicio Innovadores (NSM), el Equipo de Semicon-
04
4.2
4.2.3
ductor Compuesto de Película Delgada (COMSEM), el Equipo
de Caracterización, Evaluación y Sistemas (CHATSYS), el
Equipo de Película Delgada Orgánica (OTF) y el Equipo de Industrialización
Estratégica.
-El Equipo ACS: estudia células solares de silicio cristalino.
Nuevas tecnologías se están desarrollando simultáneamente
para lograr una mejor relación entre rendimiento y coste.
-El Equipo NSM: su investigación se enfoca en células solares
de película delgada para obtener costes reducidos y eficiencias
de conversión más altas.
-El Equipo de CONSEM: está desarrollando una célula solar
de película delgada más eficiente y de bajo peso (células de
CIS/CIGS).
-El Equipo de CHATSYS: su investigación se enfoca a diseños
y tecnologías de sistemas fotovoltaicos a gran escala.
-El Equipo de OTF: se enfoca en la investigación de células solares
de película delgada y de tinta orgánica.
-El Equipo de STIND: está trabajando en el desarrollo y verificación
de nuevas tecnologías para la producción de escala
industrial.
Principales tecnologías y sus factores de éxito
Entre las empresas japonesas se encuentran los actuales líderes de las
tecnologías basadas en silicio cristalino (como Sharp, Kyocera, Sanyo)
y algunas innovadoras basadas en silicio amorfo como Kaneka.
Sharp: Es el fabricante más grande y con mayor crecimiento
a nivel mundial de células fotovoltaicas (monocristalino,
policristalino y amorfo). Su principal competidor
es la alemana Q-Cells. Tiene laboratorios de I+D en Japón, los Estados
Unidos, Taiwán, Inglaterra e India. La tecnología de captación
de la energía solar representa solo un 9,6% de las actividades
de Sharp 34 . La empresa ha conseguido desarrollar unas células
fotovoltaicas basadas en unas películas-finas que permiten una
conversión de la energía mucho más eficaz, con una mejora media
de un 13%. Sharp tiene más de 70 patentes en los años 2007 y
2008 de células solares.
Sanyo Electric Co., Ltd.: Tiene un producto llamado HIT que
es una célula solar heterounión con una capa delgada intrínseca
compuesta de una oblea de silicio monocristalino
rodeado de capas de silicio amorfo ultra delgadas. También
tienen el HIT Double, con el que se consigue obtener energía
a través de las dos caras del panel. Entre 2007 y 2008 ha solicitado
más de 25 patentes en el campo fotovoltaico.
Kyocera: Produce tanto células, como paneles, principalmente de policristalino.
Los módulos Kyocera se caracterizan por su altísima eficiencia,
por encima del 14% en conversión de célula, que lo han
convertido en el cuarto mayor productor de 2007. Tiene 3 centros de
I+d+i (en Japón, EEUU y la India). Entre los años 2007 y 2008, tiene
más de 55 patentes de células solares y pilas solares.
Mitsubishi: Mitsubishi divide sus actividades en energía solar en
dos de sus filiales.
Mitsubishi Heavy Industries produce un modelo de panel
fotovoltaico basado en tecnología de capa delgada. Este
La luz del sol en
la cara delantera
Cristal
Células solares HIT
La luz del sol
reflejada en
la cara trasera
El sector en el mundo: Análisis
de los países objetivo y sus líderes
panel, de grandes dimensiones (1.4m x 1.1m), encastrado en marco
de aluminio es especialmente idóneo para realizar configuraciones
de sistemas con conexión a red.
Mitsubishi Electric Corporation (que es el más grande de
los 2) produce módulos fotovoltaicos de cristalina. Recientemente,
el 19 de Marzo de 2008, se hizo público el hito de
conseguir una eficiencia de 18,6%, record histórico, para una célula
policristalino.
Entre las 2 empresas de Mitsubishi tienen más de 35 patentes de células
solares entre 2007 y 2008.
Kaneka: Es uno de los principales productores mundiales de paneles
de silicio amorfo. Los módulos de silicio amorfo Kaneka tienen
una alta capacidad de generación eléctrica en temperaturas extremas
y aprovechan mejor la luz difusa.
33 FFuente: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology.
34 FSharp Annual Report 2007. www.sharp-world.com/corporate/ir/library/annual/index.html
La luz del sol en
la cara delantera
Cristal
Células solares HIT
La luz del sol
reflejada en
la cara trasera
51

04
SECTOR
ENERGÍA
52
04
4.3
04
4.3
4.3.1
China
Principales tendencias del mercado nacional
China se convirtió en 2007 en el mayor fabricante de células solares
fotovoltaicas acaparando el 28% de la producción total de
ese año (1.200 MW).
Sus principales empresas son Suntech (tercer fabricante mundial
de células), JA Solar, Boading Yingli y CEEG Nanjing PV.
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Su abundante producción se dedica principalmente a la exportación
(90% según la China Industrial Association of Power
Sources) como puede observarse con la evolución de la potencia
instalada acumulada y los planes estatales para el futuro que no
se corresponde con su capacidad en absoluto.
China se beneficia de las similitudes existentes entre la fabricación
de células, principalmente con base de silicio cristalino, y la indus-
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Fuente: China PV Industry Association.
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tria de la electrónica para posicionarse como un proveedor eficiente y
con un intenso know-how en la fabricación de estas células.
La principal aplicación de la fotovoltaica en China consiste en la electrificación
de áreas rurales dado que en varias áreas de China altos
porcentajes de la población (como se puede observar en la siguiente
ilustración) no tienen acceso a electricidad. De hecho, se esperan
180MW instalados (60%) para este sector en 2010.
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Fortalezas Debilidades
Mano de obra poco cualificada
barata 1€/h
Costes de instalaciones bajos.
Ambición de fabricante OEM.
Búsqueda constante de la
mejora de los procesos
productivos
El sector en el mundo: Análisis
de los países objetivo y sus líderes
Poca mano de obra cualificada.
Filosofía laboral basada en
cantidad y no en calidad.
80% de la tecnología importada
Presupuesto destinado a I+D
por el gobierno moderado.
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Fuente: IEE Chinese Academy of Science, 2003.
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53

54
SECTOR
04
4.3
4.3.2 Marco institucional y factores de éxito
04
4.3
04
ENERGÍA
El desarrollo de células solares fotovoltaicas a precios bajos es
una de las prioridades del Gobierno Chino, y se engloba en el
Programa Nacional de Desarrollo Energético a Medio y Largo
Plazo (Medium and Long Term Energy Development Plan Outline
2004-2020) que tiene un objetivo de 60GW renovables
instalados para 2010. Como se ha mencionado anteriormente, el
objetivo de la industria fotovoltaica para 2010 es de 300MW. A
largo plazo, 2020, se espera poseer 121 GW renovables instalados
de los cuales 1.800 MW serían, bajo las previsiones actuales,
dedicados a la energía fotovoltaica.
4.3.3 Principales tecnologías y sus factores de éxito
Las principales empresas del sector fotovoltaico chino son:
Suntech: Es una empresa bastante joven, fundada en 2001 por
el Dr. Shi Zhengrong, uno de los mayores multimillonarios de
China, que sin embargo se ha catapultado a la parte más alta de
los productores de módulos, con la clara visión de convertirse
en líder internacional en la producción de módulos fotovoltaicos.
Actualmente, su capitalización bursátil asciende a casi
4.000 millones de dólares (2.930 millones de €).
Vende módulos de monocristalino y policristalino, consiguiendo
eficiencias para estos de 16,5% y 15,5% respectivamente.
Los módulos Suntech han sido empleados para diferentes proyectos
internacionales de BIPV como son: el Estadio Olímpico
del Nido (Pekín), un parque solar de 23,3 MW en Trujillo (Cáceres),
otro de 20 MW en Jumilla (Murcia), un sistema FV de
450 KW para el Aeropuerto Internacional de San Francisco
(EE.UU.) y 120 KW instalados en la Terminal de autobús de Kanazawa
(Japón), entre otras.
Suntech ha conseguido duplicar su capacidad de producción
cada año desde su fundación en 2001 y espera alcanzar la fabricación
de equipos con capacidad tecnológica para 600 MW en
2008. Actualmente, sólo un 10% de sus ventas -que el año pasado
fueron de 1.348 millones de dólares (989 millones de
euros, t = 1,3633$/€) – proceden de China. Del restante, el 80%
de sus ventas procede de Europa, principalmente de Alemania
y de España (los mayores mercados en 2007 con 1.100 MW y
500 MW instalados respectivamente en 2007).
Entre las estrategias de futuro de Suntech, destaca el crecimiento
mediante acuerdos estratégicos con compañías dedicadas
a la construcción de parques de energía solar, un ámbito
en el que las empresas de ingeniería españolas están muy activas.
Por ello, el fundador de la empresa Suntech y el presidente
de la Junta de Extremadura, Guillermo Fernández Vara,
se reunieron el 11 de septiembre de 2008 para hablar sobre
energías renovables y la posibilidad de que la región cuente
con la planta de energía solar "más grande de España", pues
El desarrollo de células solares fotovoltaicas
a precios bajos es una de las
prioridades del Gobierno Chino, y se engloba en
el Programa Nacional de Desarrollo Energético
a Medio y Largo Plazo
será una fábrica de 100 megavatios y supondría una inversión de 25
millones de euros 35 .
Longi: Longi es uno de los principales productores de silicio de
grado solar y obleas de China. Está especializado en monocristalino
y ofrece un producto de alta calidad. Actualmente es el mayor
productor de silicio de la China occidental, y tiene como visión convertirse
en uno de los líderes de su sector dentro de unos años gracias
a la calidad que subyace en sus productos.
La inclusión de esta empresa en el informe responde a su compromiso
con eliminar los defectos del silicio que forma las células
solares fotovoltaicas de c-Si. Estos defectos causados por
silicios de baja calidad desembocan en una mayor degradación
de las células solares de la esperada, efecto si cabe más acentuado
en la tecnología monocristalina, basada en altos rendimientos de
la célula y es más cara 36 .
El primer elemento de este problema es que muchas veces el silicio
de baja calidad pasa impune los controles de calidad de
los fabricantes. El segundo elemento es la degradación como
consecuencia del proceso Czochralski, que utiliza el boro como
elemento dopante, y acaba formando compuestos de boro-oxigeno
en la composición del silicio, siendo el oxigeno un elemento
no deseado.
El sector en el mundo: Análisis
de los países objetivo y sus líderes
La solución de Longi para este problema: el MCz (proceso magnético
de Czochralski). Según el Director de la empresa, Bond Wang,
con él se puede evitar la entrada de oxigeno durante el crecimiento
cristalino de silicio, sin embargo, la maquinaria es más cara, y los
recursos energéticos empelados mayores, por lo que el producto
final se encarece.
Sus principales fortalezas consisten en la gran experiencia que tienen
en el campo de los semiconductores, que le permite alcanzar
economías de escala manteniendo unos bajos costes.
Jinglong Group: Es el principal fabricante de silicio de
China. En los últimos años también ha diversificado hacia
la producción de células.
Posee 11 filiales y participa en 9 joint-ventures, agrupando en total
a 6.500 empleados. Su capacidad anual de producción es de 2.600
toneladas de lingotes y 80 millones de obleas (unos 175MW). Es el
mayor fabricante de silicio monocristalino del mundo y el mayor
productor de obleas de China.
35 Fuente: Europa Press. Articulo http://www.europapress.es/extremadura/noticia-extremadura-contara-fabrica-energia-solar-mas-grande-espana-si-marcoregulador-viable-suntech-20080909145012.html.
36 Photon International. Artículo “La exigencia de la calidad”.
55

04
SECTOR
ENERGÍA
56
04
4.4
04
4.4
4.4.1
Taiwán
Principales tendencias del mercado nacional
En el año 2007, Taiwán ocupó el cuarto lugar mundial en la
producción de células fotovoltaicas con 461,6MW. Se espera
que el valor de la industria llegue a 150 billones TWD (Nuevos
Dólares de Taiwán, 1€=44,51TWD) en el año 2010 (unos
3000 millones de euros). El mercado tuvo un valor de 40
billones TWD en el 2007, 21,2 billones TWD en el 2006 y 7
billones TWD en el 2005. Taiwán está en una posición ventajosa
para poder desarrollar su industria fotovoltaica gracias
a sus fuertes industrias ya desarrolladas de fabricación
de semiconductores y de TFT-LCD. Estas dos industrias
pueden servir como la base para dar un soporte sólido al
desarrollo de producción de células solares de silicio y de
película delgada, porque existen muchas similitudes entre
los procesos de fabricación de semiconductores y de células
solares 37 .
Sus empresas, principalmente Motech y E-Ton, están muy
centradas en la producción en base a la tecnología de silicio
cristalino, pero a través de las medidas del ITRI se quiere
progresar en el terreno de la capa delgada.
En el año 2007, Taiwán
ocupó el cuarto
lugar mundial en la producción
de células fotovoltaicas con
461,6MW.
04
4.4
4.4.2
Marco institucional y factores de éxito
Desde 1997, el gobierno de Taiwán realizó una inversión de
700 millones de dólares en I+D de células solares y el sector
privado a invertido más de 20 billones de TWD 38
Desde el Departamento de Energía y el Ministerio de Economía
se han creado unos programas de incentivos que se
llama el “Statute for Development of Renewable Energy”.
Entre estos programas se han dedicado unos 9,6 millones
de € en 2007 39 . Otra de las medidas que se piensan tomar es
la de destinar 30 millones de TWD a cada municipio para la
integración de sistemas fotovoltaicos en edificios.
Centros para la I+D del sector:
Investigación Tecnológica Industrial - Centro Tecnológico
Fotovoltaico (ITRI-PVTC)
Es un centro tecnológico del Instituto de Investigación Tecnológica
Industrial y su misión es la de desarrollar tecnologías
fotovoltaicas avanzadas, acelerar su comercialización,
mejorar la competición de la industria fotovoltaica de Taiwán,
ayudando al gobierno en promover aplicaciones solares
fotovoltaicas. Actualmente, las actividades de
investigación del centro se enfocan en 40 :
Células de Silicio:
Alcanzar el 18% de eficiencia para células de policristalino
en 2010.
Reducir los costes del silicio.
Integrar nuevas tecnologías (nano-coating, reactive
plasma technology,…)
04
4.4
CélulasSolares“Dye-Sensitized”(conaplicacióndetinta)
Desarrollar el material y diseñar el proceso clave para el
despegue de esta tecnología
Células de Capa delgada
Alcanzar los 14% de eficiencia en 2010.
Mejoras en la tecnología de óptica.
Embalaje y evaluación de los módulos.
Mejorar el proceso de embalaje y preparación para envío
de los módulos.
Establecer un laboratorio de verificación y evaluación de los
módulos, que otorgue una certificación a nivel internacional.
CIGS
Desarrollar nuevas mejoras que puedan suponer patentes
claves para esta tecnología.
4.4.3 Principales tecnologías y sus factores de éxito
Motech Industrial Inc.: Motech Solar fue la 6º productora
mundial de células fotovoltaicas en 2007. Nació como resultado
de la creación de una nueva división por parte de Motech
Industries Inc. Es la pionera en fabricación de células fotovoltaicas
en Taiwán y está especializada en las células de mono y
policristalino. Su capacidad de producción es de 280 MW y
esperan aumentar esa capacidad a 2GW en 2 o 5 años 41 .
Fuente: ASIF.
04
4.5
El sector en el mundo: Análisis
de los países objetivo y sus líderes
La empresa ha comenzado a diversificar actividades
mediante la inclusión del laminado de obleas y de la
producción de silicio cristalino de grado solar. También
han abierto un departamento de I+D en su empresa
para desarrollar e investigar las tecnologías de
capa delgada.
E-Ton: Fundada en 2002, es la segunda empresa de Taiwán
con una capacidad estimada para 2008 de 320 MW.
Su fabricación se centra principalmente en células de
monocristalino, aunque también fabrican policristalino.
Conclusiones
Las empresas pertenecientes a la industria fotovoltaica son
las que más recursos destinan a I+D+i de todas las empresas
pertenecientes al sector de las energías renovables.
37 PV Issues/Opportunities Pack Taiwan Forum, SEMI,
38 Taiwan International Photovoltaic Forum & Exhibition,
http://www.pvtaiwan.com/
39 Taiwan Photovoltaic (PV) Industry Overview,
Taiwan Photovoltaic Industry Association,
http://www.slideshare.net/ehallSEMI/taiwan-photovoltaicpv-industry-overview
40ITRI Website: http://www.itri.org.tw/eng/PVTC/
41 Fuente: http://solarcellsinfo.com/blog/archives/1561
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57

04
SECTOR
ENERGÍA
58
Por ello, no es extraño que todos los países que se han mencionado
anteriormente tengan importantísimos centros dedicados exclusivamente
al desarrollo tecnológico. Tampoco es raro que muchos compartan
líneas de investigación, pues como se ha mencionado a lo largo
del documento, el objetivo más importante actualmente es el de conseguir
una tecnología que reduzca los costes lo suficiente como para
competir con el resto de fuentes energéticas.
En base a esto nacieron en su momento las tecnologías de 2ª generación
(silicio amorfo, CI(G)S, CdTe) que empleaban materiales más
baratos y reducían la dependencia del silicio. La capa fina ha demostrado
su capacidad para reducir los costes, pero aún sigue trabajando
en obtener eficiencias más altas. Empresas como First Solar (CdTe) o
El objetivo más importante actualmente
es el de conseguir una tecnología
que reduzca los costes lo suficiente
como para competir con el resto de fuentes
energéticas
Miasolé (CIS) colocan a EE.UU. como uno de los principales desarrolladores
de esta tecnología a nivel mundial. En Japón Kaneka (a-
Si) es también un buen ejemplo de este mercado.
Son pocas las empresas que apuestan por vender un único producto
basado en 2GFV, ya que comercialmente, a día de hoy, las soluciones
basadas en silicio cristalino tienen mejor salida al mercado, como demuestran
las primeras posiciones ocupadas por empresas como
Sharp, Q-Cells y Suntech.
La nueva tendencia es la investigación en desarrollar tecnologías
basadas en nuevos parámetros, las células de tercera
generación, que proporcionen otro salto cualitativo
para la industria, alcanzando altas cuotas de eficiencia y
manteniendo los costes de la 2ª generación.
Todos los países anteriormente mencionados mantienen
frentes en este sentido, haciendo especial mención al desarrollo
de células de multi-junction de rendimientos del
40,8% por parte del NREL (EE.UU.), record histórico para
una célula fotovoltaica.
En la 3ª Generación de Células, los progresos más asombrosos
tienen lugar en EE.UU. Gracias al apoyo que está obteniendo
del gobierno y los buenos centros de investigación y
El sector en el mundo: Análisis
de los países objetivo y sus líderes
universidades existentes allí, numerosas empresas, como Konarka y
Dyesol, están desarrollando prometedoras tecnologías que aún se encuentran
en estadio de vanguardia.
Mientras tanto, otra tecnología de 3ª generación se abre paso en España.
La concentración fotovoltaica espera ser la solución para aumentar
las eficiencias de las células solares disminuyendo su coste de
una manera totalmente comercializable.
Como resumen, se muestra una tabla con la comparativa sobre los
rendimientos de las diferentes células que están en el mercado y su tamaño
requerido para alcanzar 1 kW de potencia.
Tecnología Capa delgada Cristalino
Silicio CdTe Ci(G)S Monocris- Policr.
Amorfo talino
Rendimiento
célula en
CPE*
5-7% 8-11% 7-11% 16-19% 14-15%
Area
necesaria
por kW
15M2 11m2 10m 7m2 8M2
59

05
SECTOR
ENERGÍA
Fuentes bibliográficas
Fuente: PER (Plan de energías renovables) 2005-2010.
Datos del Energy Information Administration de los EE.UU.
ASIF: informe de situación de 2008.
Solar Generation
www.energias-renovables.com
Photovoltaics–GlobalTechnologyDevelopments,FrostandSullivan,2006
EPIA. Energy Information Administration
EU Photovoltaic Technology Platform: The Strategic Research
Agenda (SRA), Working Group 3 “Science, Technology and Applications
(WG3), Activity: Concentration Photovoltaics (CPV), Dr.
Andreas Bett, Dr. Francesca Ferrazza, Johannes Herzog, Dr. Antonio
Marti, Prof. Wolfram Wettling, Freiburg, April 28th, 2006
National Renewable Energy Laboratory, http://www.nrel.gov/
http://www.seia.org/index.php
http://www.heliovolt.net/.
Fuentes bibliográficas
http://www.firstsolar.com/
www.daystartech.com
Japan Photovoltaics Market Overview”, Robert Foster
NEDO, http://www.nedo.go.jp/english/index.html
Japan Photovoltaics Market Overview”, Robert Foster
Sharp Annual Report 2007. www.sharp-world.com/corporate/ir/library/annual/index.html
Europa Press. Articulo http://www.europapress.es/extremadura/noticia-extremadura-contara-fabrica-energia-solar-masgrande-espana-si-marco-regulador-viable-suntech-200809091450
12.html
Photon International. Artículo “La exigencia de la calidad”.
PV Issues/Opportunities Pack Taiwan Forum, SEMI,
Taiwan International Photovoltaic Forum & Exhibition,
http://www.pvtaiwan.com/
61

06
SECTOR
AGROALIMENTARIO
Descripción metodológica
El estudio de Benchmarking para cada sector se ha desarrollado en
sucesivas fases, que de manera global han seguido una metodología
científico-tecnológica y que han derivado en análisis, ideas y recomendaciones
para cada sector objeto de estudio. Todo ello enmarcado
en el objetivo central de este proyecto que es identificar
tecnologías que por su aplicabilidad y mejora competitiva generarían
valor añadido al entramado industrial de la Comunidad Autónoma
de La Rioja.
Fases de desarrollo del benchmarking:
Contextualización y fase preliminar: Mapa tecnológico.
Esta fase sirvió para empezar a dilucidar las hipótesis de trabajo de
manera muy general y a modo de punto de partida siguiendo una
metodología científica de observación y prospectiva. Se empezaron
a concretar los países con mayor peso de cada sector desde el
punto de vista tecnológico y de mercado. Esta fase se materializó
con una herramienta visual consistente en un mapa tecnológico
mundial donde para cada sector se muestran los países líderes.
Delimitación del alcance del estudio: subsectores y países.
En este punto del proceso se analizaron los objetivos y resultados
de un análisis de benchmarking. Se entendió que para que el estudio
tuviera la practicidad, aplicabilidad y validez a un nivel regional,
como el de La Rioja, era necesario concretar los sectores de
partida en subsectores de relevancia para la región. Además en este
punto se tuvieron en cuenta las perspectivas de crecimiento económico
de los subsectores elegidos a nivel global y así se fijaron
categoricamente los países finales objeto de estudio.
Identificación de las variables de interés a integrar en el
benchmarking para los sectores objeto de estudio.
Se determinaron las fuentes de información para cada benchmarking,
haciendo hincapié en la identificación de los factores críticos
de éxito.
Se localizaron patentes a nivel mundial para cada tendencia tecnológica
teniendo en cuenta la aplicabilidad de la patente y la vigencia
de la misma.
Además se emplearon otras fuentes de información válidas para el
Descripción metodológica
estudio como centros tecnológicos, grupos de investigación universitarios,
publicaciones periódicas arbitradas, asociaciones de
profesionales, agencias de consultoría y grupos de expertos en las
distintas áreas analizadas.
Formación del equipo de benchmarking.
El benchmarking ante todo se considera una actividad de equipo.
Se formaron grupos funcionales de trabajo, donde se involucraron
especialistas internos de Tecnologías Avanzadas Inspiralia para
cada sector objeto de estudio, además de un experto en benchmarking
global para la asesoría integral de todo el proceso y para
proveer la capacitación necesaria a todo el personal involucrado
en el proyecto.
Acopio de los datos.
Una vez identificadas las fuentes de información se inició un proceso
de recopilación y análisis de los datos que ulteriormente derivó
en el desarrollo del propio documento y de las recomendaciones de
actuación propuestas.
Ejecución y desarrollo del documento.
En la fase final del proceso se generó el informe de benchmarking
correspondiente a cada sector de interés. Todos los informes fueron
validados por el equipo de edición de la empresa y adicionalmente
revisados por el especialista en el área de benchmarking
que actuó como factor integrador de todas las análisis concebidos
en el proyecto.
El objetivo central de
este proyecto que es
identificar tecnologías que por
su aplicabilidad y mejora competitiva
generarían valor
añadido al entramado industrial
de la Comunidad Autónoma
de La Rioja.
63

SECTOR
ENERGÍA07
Patentes
El análisis de las patentes permite realizar una prospectiva tecnológica
que provee información acerca de las tendencias tecnológicas tras
un examen de las fechas de las patentes. La exploración de éstas
apoya el benchmarking en virtud de que deja claro las prácticas innovadoras
de las principales empresas del sector objeto de estudio.
Para poder realizar un análisis completo y ordenado de las patentes
del sector se tomaron en consideración factores inherentes a éstas
como: citas de patentes, empresas con más registros, patentes en distintos
entornos y países.
Las patentes son de importancia extrema para configurar la estrategia
de negocio de una empresa con base tecnológica, en vista
de que constituyen una herramienta indispensable para la vigilancia
tecnológica.
El análisis de las patentes del sector permitió visualizar el modelo de
crecimiento de las tendencias tecnológicas estudiadas (emergentes,
maduras o en declive), conociendo esto se descartaron tecnologías
obsoletas que no aportaban valor alguno al estudio.
Es de vital importancia detectar los más ligeros cambios tecnológicos
en las tendencias claves y líderes del sector. Por lo tanto, resulta de
gran utilidad evaluar sistemáticamente la información obtenida de la
Patentes
documentación sobre patentes; además de realizar un monitoreo continuo
de la evolución de las mismas en el tiempo.
A continuación se presenta un resumen de las patentes del sector que
tras un pormenorizado análisis prevalecen por su aplicabilidad, vigencia
y componente tecnológico. Las patentes expuestas forman
parte de todas las tendencias tecnológicas que han sido descritas en
el presente estudio.
El análisis de las patentes
permite realizar
una prospectiva tecnológica
que provee información acerca
de las tendencias tecnológicas
tras un examen de las fechas de
las patentes.
65

SECTOR
66
07 ENERGÍA
N°Patente N° Clasificación Año Título Empresa/Inventor
Internacional
WO2007047190 (A2) H01L31/00 2007 “Fibras fotovoltaicas” Konarka
US2005039790 (A1) H01L31/0264 2005 “Gel de Electrolitos para
Células sensibilizadas
con tinte”
Konarka
KR20080050449 (A) H01L31/06 2008 “Convertidor fotoeléctrico
de capa fina basada
en silicio”
Kaneka
US6252157 (B1) H01L31/0376 2001 “Modulo fotovoltaico
de capa fina basado en
Silicio amorfo”
Kaneka
EP1977452 (A1) H01L31/0264 2008 “Composiciones que
incluyen estructuras
controladas mediante
fases segregadas”
Heliovolt
US2005022747 (A1) C23C14/56 2005 “Aparato para la
síntesis de capas”
HelioVolt
EP1903614 (A2) H01L31/06 2008 “Método de producción
de un aparato
fotovoltaico”
First Solar
EP1902297 (A2) H01L51/00 2008 “Aparatos orgánicos
estables”
Konarka
US2008011352 (A1) H01L31/00 2008 “Célula solar fotovoltaica” Konarka
US2007295400 (A1) H01L27/32 2007 “Producción roll-to-roll
de módulos solares
orgánicos”
Konarka
JP2007314403 (A) C01B33/00 2007 “Método de purificación
del silicio y aparato”
Sharp
US2008230114 (A1) H01L31/00 2008 “Modulo solar” Sanyo
JP2008091620 (A) H01L31/042 2008 “Modulo solar y método
de producción”
Mitsubishi
JP2006005020 (A) H01L31/04 2006 “Célula solar de capa fina” Mitsubishi
JP2007042940 (A) H01L31/04 2007 “Método de fabricación
de células solares”
Mitsubishi
WO2004038814 (A1) H01L31/042 2004 “Proceso de ensamblaje
de módulos fotovoltaicos”
Suntech
WO2008098407 (A1) H01L31/18 2008 “Células solares hibridas y
método de su fabricación”
Suntech
CN101094726 (A) B05B7/14 2007 “Proceso termal para la Daystar
creación de capas CIGS”