Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas

UNIVERSIDAD DE VALLADOLID ESCUELA DE INGENIERIAS INDUSTRIALES Grado en Ingeniería Eléctrica Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Autor: Frutos Alonso, Fernando Tutor: Quintano Pastor, Carmen Fernández Manso, Alfonso Valladolid, Mayo 2019 Índice 1. Resumen y palabras clave 5 2. Introducción .................................................................................................... 7 3. Objetivos ......................................................................................................... 9 4. Desarrollo ...................................................................................................... 11 4.1. Estado del arte ........................................................................................ 11 4.2. Método ................................................................................................... 23 5. Conclusiones .................................................................................................. 79 6. Bibliografía .................................................................................................... 85 Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 4 Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 5 1. Resumen y palabras clave En el presente Trabajo de Fin de Grado se trata de estudiar cuál es el uso real de la energía solar a nivel mundial y estudiar su potencial mediante cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas. Para ello se extraen variables con las que trabajar mediante software estadístico. Se analizarán después los resultados obtenidos. También se analizará la situación real del estado de la energía solar de las regiones más representativas. El trabajo finalizará con las conclusiones extraídas tanto del análisis de los datos obtenidos de las variables como de la situación real mundial. Palabras clave Energía Electricidad Fotovoltaica Solar Radiación Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 6 Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 7 2. Introducción Evolucionar es sinónimo de cambiar, transformar. A lo largo de millones de años hemos mejorado nuestra esperanza y calidad de vida debido a los avances en ciencia y tecnología. Uno de los muchos campos en los que el ser humano ha experimentado esta evolución es el campo de la energía. El uso y el aprovechamiento de la energía han tenido una gran influencia en el desarrollo humano a nivel económico, cultural y social. Desde el control de la energía térmica mediante el fuego, que permitió procesar alimentos o ahuyentar animales salvajes, hasta el aprovechamiento de la energía eólica para navegar por los mares y facilitar la comunicación y transporte, pasando por el uso de energía hidráulica mediante molinos para realizar trabajos mecánicos. Estas energías tenían en común el tipo de fuente, su origen, eran energías renovables. Son denominadas renovables ya que pueden renovarse de forma natural sin llegar a agotarse a corto plazo y no suponen un impacto severo en el planeta. Sin embargo, el aumento de nuestro conocimiento y nuestra capacidad de adaptar nuestro entorno a nuestras necesidades trajo consigo el descubrimiento de nuevas fuentes de energía que resultaban más atractivas por el trabajo que se podía extraer de ellas, las fuentes de energía no renovables. Estas fuentes de energía tuvieron un gran despegue tras la combinación de combustibles fósiles con máquinas de vapor, esto es, tras el comienzo de la revolución industrial. El trabajo manual fue decreciendo en favor de la maquinaria y el transporte pasó de utilizar animales como forma de tracción y largos periodos de tiempo de viaje a utilizar grandes vehículos a vapor que transportaban más mercancía y pasajeros en mucho menos tiempo, alimentados por carbón. Posteriormente, el control y desarrollo de la energía eléctrica acabó suponiendo un incremento del consumo de combustible fósil para obtener una generación de electricidad que cada vez era más demandada. Las ventajas que estos cambios produjeron a nivel social, pero sobre todo a nivel económico, hicieron que el uso de los combustibles fósiles se expandiera en los países más desarrollados y al igual que su explotación en los lugares donde se encontraban. Desde entonces y hasta hoy en día, esta tecnología ha predominado en la generación de energía con la ayuda de nuevas técnicas perfeccionadas para su extracción y utilización, junto al descubrimiento de nuevos combustibles no renovables (energía nuclear) y el apoyo de las fuentes de energía no renovables. Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 8 Actualmente el 80% de la energía consumida en el mundo procede de los combustibles fósiles según datos del Banco Mundial. Diversos estudios y estadísticas realizados por agencias del sector de la energía apuntan a que la producción de este tipo de combustible ha llegado a su máximo (EEO, 2012) y que por lo tanto comenzará a decrecer en los próximos años. A consecuencia de esto, es necesario cubrir la demanda incrementando el porcentaje de consumo de las tecnologías renovables, lo que a su vez conlleva a un aumento de la instalación de plantas de generación de tipo renovable. Para obtener un aprovechamiento óptimo de los recursos naturales y poder mantener el estilo de vida de hoy en día, es necesario saber de qué recursos disponemos, de cómo están aprovechados y de las mejoras tecnológicas que se podrían investigar y desarrollar. Durante el desarrollo de este trabajo de fin de grado se estudiará el potencial de la energía solar a nivel mundial, una de las energías renovables de las que disponemos actualmente. Una energía que nos da la posibilidad de mantener un desarrollo sostenible que nos permita seguir cambiando, transformando y evolucionando. Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 9 3. Objetivos El objetivo principal de este trabajo es estudiar a nivel mundial el uso real y potencial de la energía solar partiendo datos cartográficos sobre radiación solar y de diversas variables socioeconómicas. Este objetivo principal puede desglosarse en siguientes objetivos secundarios: 1.- Obtener medidas relacionadas con la energía solar recibida por cada país a partir de datos sobre radiación solar. En concreto: la irradiación normal directa (Direct Normal Irradiation, DNI) y la electricidad fotovoltaica potencial que puede ser obtenida (Photovoltaic Electricity output, PVOUT) 2.- Extraer variables de carácter económico y social de los países/grupos de países considerados a partir, principalmente, de la información proporcionada por el banco mundial (la energía consumida, el PIB, entre otras). 3.- Relacionar estadísticamente las medidas relativas a la irradiación solar con las variables sociales y económicas, analizando los resultados. 4.- Realizar un estudio sobre la situación concreta de países representativos, observando los resultados previos y sacando conclusiones. Para alcanzar estos objetivos en este estudio se tratará de responder a las siguientes preguntas: - ¿Cuál es el potencial de la energía solar a nivel mundial? - ¿Cómo está distribuida la radiación solar en el mapa global? - ¿Qué variables de carácter económico y social pueden ayudar a estudiar mejor el potencial de la energía solar? - ¿Qué cálculos se realizan para obtener resultados que representen mejor la realidad? - ¿Qué países son más representativos de las diferentes formas de explotación de la energía solar? - ¿Cuáles son las conclusiones finales? Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 16 formando dióxido de nitrógeno, que provoca que la atmósfera se ensucie, se destruya la capa de ozono y genere lluvia ácida. Estas emisiones de óxidos suponen un tercio del total. - Óxidos de azufre: El azufre que forma parte del combustible se emite en forma de gas pudiéndose transformar en ácido sulfúrico o iones sulfato que son causantes de la lluvia ácida, formación de nieblas y de la destrucción de la clorofila. Las emisiones producidas por las centrales suponen un 80% del total. - Partículas: Cenizas volantes y escorias que se generan tras el proceso de combustión. La mayor parte se extraen de manera controlada aunque algunas acaban en la atmósfera mediante la chimenea. Debido a este problema, las centrales toman medidas para reducir en medida de lo posible las emisiones mediante: - Tratamientos antes del proceso de combustión: Su objetivo es preparar y limpiar el carbón para reducir las partículas y los óxidos de azufre. - Tratamientos durante el proceso de combustión: Se reducen los óxidos de azufre y nitrógeno modificando la combustión y atrapando los gases antes de su salida a la atmósfera. - Tratamientos después del proceso de combustión: Se eliminan los elementos contaminantes de los gases mediante precipitadores electrostáticos y procesos de desulfuración. Además de estas tecnologías, se encuentran en desarrollo otros tratamientos que disminuyan el impacto que tienen las centrales térmicas, como son la combustión en lecho fluido, captura y almacenamiento de CO2 y gasificación del carbón integrada en ciclo combinado. Las centrales térmicas suponen aproximadamente la producción de un 70% de la energía que se consume. La generación de las centrales que utilizan gas natural aumentó su generación en un 2.2% en 2014. En los países de la OCDE por su parte se incrementó en un 7.1% en 2015 y con signos de seguir el mismo camino. Teniendo en cuenta que el consumo global debería estar en el 2.4% en 2025 para cumplir con el objetivo 2DS, las previsiones son positivas aunque se debe seguir trabajando para reducirlas al mínimo posible. Si observamos las centrales alimentadas por carbón, deberían reducir sus emisiones de media un 3% por año hasta 2025. Debido a esto las políticas de energía de los países deberían ir orientadas lo más rápido posible al cierre de algunas centrales. Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 17 Si nos referimos a las centrales nucleares, estas obtienen energía mediante la fisión, por lo que se evita emitir a la atmósfera gases de efecto invernadero o partículas durante ese proceso de fisión, sólo se produce contaminación de este tipo en la extracción y transformación del uranio, que es el combustible más común en este tipo de centrales. Sin embargo, el combustible una vez gastado sí supone una fuente de contaminación debido a la radiación y calor que desprende. El calor no supone un grave problema al disminuir de forma rápida, ni las radiaciones gamma que tiene una vida corta. La radiación alfa es el principal problema puesto que pueden pasar miles de años hasta que se desintegre. Los tratamientos a los que el combustible es sometido una vez agotado para reducir el impacto de estas radiaciones son: - Almacenamiento inicial: El combustible utilizado se introduce por completo en piscinas donde se disipa el calor que desprende y el agua actúa como blindaje frente a las emisiones de radiación. El combustible suele permanecer en la piscina como mínimo 5 años hasta su retirada. - Almacenamiento o reprocesado: Una vez enfriado, existen dos posibles tratamientos, almacenamiento o reciclado. La etapa de almacenamiento consiste en un almacenamiento en seco temporal situados en la propia central, denominados ATI (Almacenamiento Temporal Individual). Sin embargo, esta solución no es la mejor a medio plazo por el coste de mantenimiento, por lo que surge la opción de un almacenamiento centralizado (ATC) para una mejor optimización. La otra posibilidad, reprocesado, consiste en reciclar el combustible para poder ser reutilizado y generar menos residuos. Una vez llevado a cabo cualquiera de estos tratamientos, se procede al almacenamiento definitivo. La tecnología nuclear no es valorada a nivel social debido a los residuos de larga duración que genera y a diversos accidentes ocurridos en la historia. Además, la opción de obtener armamento por la producción de plutonio obliga a vigilar de cerca a los países que lo desarrollan y da lugar a controversia en la población. No obstante, se desarrollan e investigan reactores que mejoran a los anteriores en seguridad, eficiencia y fiabilidad. Son reactores diseñados desde cero, con el fin de reducir los costes elevados a la hora de su construcción, utilizar el combustible de manera más eficiente para minimizar los residuos generados y evitar en la medida de lo posible el uso de esta tecnología con fines bélicos. Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 18 Las centrales nucleares producen en torno al 11% de la generación mundial de electricidad. Existe disparidad de modelos de generación de electricidad en el mundo. Los países con mayor número de reactores en funcionamiento, y por lo tanto en producción, son Estados Unidos con 99 reactores, Francia con 58, en Japón 42 reactores, 36 en China y 35 en Rusia. Como ejemplo de diferencia en políticas de generación, China está llevando a cabo la construcción de 21 reactores, mientras que Alemania en 2011 a raíz del accidente nuclear ocurrido en Fukushima Daiichi anunció un plan para abandonar la energía nuclear en el año 2022, contando actualmente con 8 reactores en activo. En el ámbito del transporte, la mayoría de emisiones nocivas para la naturaleza proviene de los turismos impulsados por motores de combustión interna. Estos vehículos expulsan diferentes gases tras la combustión del combustible con el oxígeno, como son el dióxido de carbono, monóxido de carbono, restos de hidrocarburos no quemados y óxidos de nitrógeno. Hoy en día en torno al 27% de la energía total consumida corresponde al sector del transporte, la mayoría de la cual está representada por el transporte por carretera. En los últimos años han entrado en escena los biocombustibles, que contienen derivados a partir de biomasa, como por ejemplo azúcar, trigo y maíz. Este biocombustible ayuda a reducir el CO2 ya que absorbe al crecer el dióxido emitido al ser quemado. Si bien es cierto que el aumento del consumo de este combustible se ha estancado, se está estudiando la aplicación de esta tecnología a transportes diferentes del individual, como vehículos pesados, aviación y transporte marítimo. Por el contrario, los vehículos de tracción eléctrica han pasado de 200000 unidades en 2013 a 1.2 millones en 2016. Una de las opciones que se debaten sobre el futuro del transporte es el paso de un sistema individual a uno más público, con el fin de reducir el consumo de recursos, la contaminación y el impacto que tendrá el aumento de consumo de electricidad al aumentar el número de vehículos eléctricos. Por ejemplo, las estimaciones de la Agencia Europea del Medio Ambiente son que para el año 2050 el 80% de los vehículos podrían ser eléctricos y dependiendo de la fuente de energía se podrían reducir las emisiones nocivas. Este supuesto también podría provocar problemas en el suministro de electricidad, ya que hay redes que no están preparadas para recargas de baterías en puntas de demanda. Una posible solución que se estudia en Reino Unido es que la red pueda extraer energía de las baterías durante horas punta para poder equilibrar la oferta y la demanda, garantizando que los coches estén cargados por completo por la mañana. Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 19 Si observamos el transporte marítimo, sólo consume un 2.5% de la energía que consume el transporte en total. Teniendo en cuenta que transporta el 90% de la carga que se mueve en el mundo, no supone un problema de extrema urgencia pero sí que es necesario que se produzcan investigaciones sobre nuevos sistemas de tracción para este medio. El transporte aéreo sin embargo sí que urge el acuerdo y desarrollo de nuevos combustibles, ya que a día de hoy sólo 2500 vuelos comerciales se realizan con combustibles alternativos a los convencionales. Por último, el consumo energético urbano por persona ha permanecido constante desde 1990, situándose en 5 MWh. Este dato debería bajar para el 2025 hasta un mínimo de 4.5 MWh para cumplir el objetivo 2DS. La mejora en la construcción de edificios, utilizando materiales que aíslen y retengan mejor el calor, técnicas más sencillas que disminuyan el tiempo de construcción y el uso de máquinas de gran consumo e instalación de productos más eficientes como lámparas de tecnología LED y calefacción programada deberían ser suficientes si se aplican en el presente para cumplir los objetivos. 4.1.3. Fuentes de energía renovable En un sistema energético debe existir un equilibrio entre la oferta y la demanda. Como hemos visto, los combustibles fósiles tienen fecha de caducidad y además debemos reducir las emisiones que son perjudiciales tanto para el planeta como para el ser humano. Dado que las mejoras tecnológicas implementadas para reducir la emisión de gases contaminantes resultantes de los procesos que requieren combustible fósil no son suficientes para la consecución de los objetivos de los acuerdos firmados en materia del cambio climático, el uso de estos combustibles debe reducirse. Si no queremos romper el equilibrio existente, reduciendo la demanda a la vez que la oferta, se debe incrementar la instalación y uso de energías renovables, que se componen de diferentes orígenes. La energía hidroeléctrica suministra en torno al 20% de la electricidad que se consume en el mundo, con 1096 GW instalados en todo el globo. Los países que más electricidad generan a través de esta fuente son China, Canadá, Brasil y Estados Unidos. Existen países que pueden llegar a basar su generación total en esta tecnología como Noruega, Zaire y Brasil superando el 90% de la producción total. Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 20 Existen varias clasificaciones de centrales hidroeléctricas y tipos, que otorgan flexibilidad a la hora de aprovechar las características de la zona donde se pueda construir una central. Las centrales más comunes y que más producción logran son las centrales de agua embalsada, que constan de un presa que acumula agua para permitir una producción regular a lo largo del tiempo, evitando épocas de sequía y que afecten a la producción. Otro tipo de centrales que pueden tener una mayor importancia en el futuro son las centrales de bombeo, debido a que ayudan a integrar energías renovables. Estas centrales de bombeo constan de dos embalses, uno superior y uno inferior, y funcionan durante las horas punta como una central hidroeléctrica convencional generando electricidad a través del agua que cae procedente del embalse superior y durante las horas valle bombea agua desde el embalse inferior al superior consumiendo electricidad. Mediante esta central se puede compensar la volatilidad de las energías renovables, ya que pueden producir electricidad si éstas en un momento puntual no generan lo suficiente para cubrir la demanda y en caso contrario pueden absorber el exceso de electricidad cuanto las renovables generan de manera espontanea sin demanda pudiendo almacenar esa energía bombeando agua al embalse superior, dejándola lista para poder turbinarla. Esta fuente de energía se considera renovable pero tiene una serie de inconvenientes que no la hacen tan atractiva como el resto. El mayor de todos es su impacto ambiental, ya que se inundan grandes extensiones de terreno que afectan a la flora y fauna de la zona. Tienen un elevado coste inicial y se suelen situar lejos de núcleos urbanos, lo que aumenta el precio del transporte de la electricidad. Debido a estos inconvenientes junto a la madurez de su tecnología, en países desarrollados existen pocas posibilidades de un aumentar el número de centrales hidroeléctricas, pero en el resto del mundo sí que existen localizaciones que podrían aprovechar esta fuente de energía. La energía eólica es una energía que no produce ningún tipo de emisiones al medio ambiente y puede instalarse en zonas tanto urbanas como en zonas despobladas dependiendo el tamaño del aerogenerador. Su precio además es muy competitivo, siendo la más barata en algunos países como España en 2015. Estas ventajas convierten esta fuente de energía en una opción muy atractiva para que aumente su instalación en el futuro. Los países que más potencia eólica tienen instalada son, por orden, China, Estados Unidos, Alemania, India y España. En 2015, aproximadamente el 5% de la electricidad consumida en el mundo procedía de la energía eólica. En países Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 21 europeos como Dinamarca y España puede llegar a superar el 20% de la electricidad consumida. Además de su instalación en tierra tanto en grandes parques de aerogeneradores como en zonas urbanas con molinos de menor tamaño para minimizar ruidos, se han construido parques eólicos marinos. En el mar el viento es más fuerte y continuo que en tierra, aunque el coste de este tipo de instalaciones es claramente superior a un parque de la misma potencia en tierra. Como inconvenientes podemos encontrar que no todo el viento es aprovechable, ya que existe un mínimo para que las palas comiencen a moverse y un máximo que no debe sobrepasarse para evitar que el aerogenerador sufra daños estructurales. Debido a esto último, los aerogeneradores llevan instalados un freno para evitar esta situación. También hay que tener en cuenta que existe un impacto ambiental y algunos pájaros fallecen al chocarse con las palas en funcionamiento. La energía de biomasa aprovecha materia orgánica procedente de desechos de seres vivos o procesos industriales, usándola como combustible. En torno al 10% de la energía primaria procede de esta fuente. Es una fuente de energía utilizada sobre todo en países subdesarrollados con los peligros que ello conlleva si no es regulada, como la deforestación. Como contraste, Finlandia posee varias plantas de bioenergía que se sitúan entre las más grandes del mundo con el fin de generar electricidad. Los países con mayor potencia instalada son Brasil con 14178 MW, Estados Unidos con 12450 MW, China cerca de 14150 MW y por detrás de ellos India y Alemania. En 2016 la energía geotérmica tenía una potencia mundial instalada de 13.5 GW. Es una fuente de energía que permite producir electricidad todo el día. Sin embargo, los costes de exploración inicial y la posibilidad de no obtener buenos resultados impiden que esta tecnología esté más extendida. Indonesia es la zona con mayor potencial geotérmico del mundo y por ello será una región donde más instalaciones habrá en el futuro, siendo ya el segundo país en potencia instalada, sólo por detrás de Estados Unidos. La energía mareomotriz aprovecha el movimiento del agua del mar producido por las mareas mediante un proceso similar al de las centrales hidroeléctricas. Si bien es cierto que no produce ningún residuo el coste económico y el impacto ambiental son factores que han tenido importancia a la hora de ser una Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 22 tecnología menos utilizada que el resto de renovables. La planta más grande el mundo se encuentra en Corea del Sur con 254 MW instalados. Otra planta de tamaño considerable se encuentra en Francia, con 240 MW, y en Reino Unido existe un plan para crear lagunas artificiales y poder llegar con ello a un 10% de la producción de electricidad del país. La energía solar es una fuente de energía que aprovecha la radiación que proviene del sol. Es una de las energías renovables con más futuro debido a la cantidad de energía que emite el Sol. Las opciones más utilizadas para aprovechar esta energía son la energía solar térmica y la energía solar fotovoltaica. La energía solar térmica produce calor para los fines requeridos a través de colectores. Las aplicaciones que puede tener son el calentamiento de agua para uso sanitario e industrial y para generar electricidad mediante centrales termosolares. El funcionamiento básico de ambas consiste en concentrar la radiación recibida por el Sol para calentar el fluido con el que se trabaja. Así, si queremos calentar agua sanitaria, bastaría con un intercambiador de calor para obtener agua caliente en el circuito secundario, y si se quiere obtener vapor para generar electricidad bastaría con concentrar la suficiente energía como para producir dicho vapor. Hasta finales de 2015, la capacidad generadora de esta tecnología se situaba en 4.9 GW. De cara al futuro los proyectos más llamativos se encuentran en África, Oriente Medio e India, lugares donde se puede aprovechar en mayor medida la radiación solar. Por otro lado, la energía solar fotovoltaica transforma la radiación solar mediante un dispositivo semiconductor la radiación en electricidad. A diferencia de la energía solar térmica, que para la obtención de electricidad está pensada para producir grandes cantidades, esta tecnología es útil para el autoconsumo. En 2016 tuvo un crecimiento mayor que cualquier otra tecnología de generación dado que sus costes cada vez son más bajos, habiendo disminuido un 70% desde 2010. China e India son los grandes protagonistas de este aumento de instalación. En el caso de China, sus políticas apuestan por una mayor electrificación debido a los graves problemas que causa la contaminación en su país con casi 2 millones de muertes prematuras debido a ello y al cambio en su modelo económico, pasando de la producción de productos basada en combustible fósil a dar más protagonismo al sector servicios. En India existen millones de personas, sobre todo en zonas rurales, que no pueden acceder a la electricidad. Ambos son Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 23 países de grandes poblaciones y de gran poder económico, sobre todo China, y por ello pueden marcar la diferencia a la hora de reducir emisiones y aumentar la inversión en fuentes de energía limpias. Los países con mayor potencia fotovoltaica instalada son China con 77800 MW, Japón con 41000 MW, Alemania con 40600 MW y Estados Unidos con 34711 MW. Como se ha podido comprobar, la generación de energía necesita un giro de 180 grados para no comprometer nuestro futuro. Las emisiones de CO2 deben comenzar a reducirse desde el presente para cumplir con el Acuerdo de París y para ello debemos reemplazar un porcentaje del uso de combustibles fósiles por fuentes de energía renovable. La energía solar jugará un papel determinante en este aspecto y para ello se debe incentivar la investigación y desarrollo de la tecnología, apoyada además por políticas que favorezcan su crecimiento y fomentar el estudio de zonas que permitan obtener un máximo rendimiento del potencial de la radiación solar. 4.2. Método 4.2.1. Extracción de variables El inicio del trabajo consiste en la extracción de variables que nos permitan obtener información de la situación actual de la energía y realizar un estudio del potencial que tiene la energía solar. En primer lugar se procede a la obtención de la variable PVOUT mediante el uso de un software cartográfico, en nuestro caso concreto Global Solar Atlas. Este software nos muestra la irradiación normal directa recibida por la superficie terrestre del planeta. A continuación se superpone al mapamundi que muestra la irradiación una malla que nos permita obtener los valores medios del PVOUT, así como los valores mínimos y máximos, de cada país. Esta variable será útil para hacernos una idea de la cantidad de energía eléctrica que podríamos obtener de la radiación. Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 24 Imagen 3 PVOUT medio mundial. (Fuente: propia) Las siguientes variables se han obtenido realizando una búsqueda en las diferentes bases de datos detalladas en la bibliografía. Estas son: - Emisiones de CO2 expresadas en kilotoneladas - Consumo de energía renovable expresado en porcentaje respecto del consumo total - Producción de electricidad de fuentes de energía renovable expresada en porcentaje respecto de la producción total - Producción de electricidad de fuente de energía solar (fotovoltaica) expresada en porcentaje respecto de la producción total - Población expresada en número de habitantes - Producto interior bruto (PIB) expresado en dólares Todas hacen referencia al año 2014, en el cual todas estas variables están completas, los años posteriores no aparecen completos en algunos casos. Todas las variables fueron extraídas del Banco Mundial, salvo la producción de electricidad de fuente de energía solar (fotovoltaica) expresada en porcentaje respecto de la producción total, extraída de la base de datos de la CIA. Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 25 4.2.2. Tratamiento de las variables Una vez recopiladas las variables se aplica estadística descriptiva para presentar y entender mejor los datos, facilitar su análisis y poder sacar conclusiones de una manera más sencilla. Tras un primer análisis de las variables, no se pudo llegar a la conclusión de que hubiera relación alguna entre ellas. Esto es debido a la gran diferencia existente entre países, sus diferentes niveles de desarrollo, por lo que se procedió a realizar una división en subgrupos que facilitara el análisis y se pudieran establecer relaciones. Tras una primera división entre países desarrollados y subdesarrollados, no se encontraron las relaciones necesarias para sacar conclusiones. En una segunda división, esta vez por continentes, tampoco se obtuvieron los resultados esperados. Por lo tanto, se procedió realizar divisiones que agruparan a los países que tuvieran características similares dentro de sus grupos. La variable elegida en la que se basa dicha división es el PIB, ya que de todas las variables obtenidas es la que nos ofrece una visión más realista del estado de un país. El criterio elegido fue el siguiente: Nombre del intervalo Intervalo Bajo 0-25.10 10 Intermedio 25.10 10 -25.10 11 Alto 25.10 11 -25.10 12 Tabla 1 División de países según PIB. (Fuente: propia) Esta división busca reflejar la diferencia entre todos los países del mundo, buscando sobre todo diferenciar aquellos que mayor PIB tienen, ya que son los motores de la economía y los que mayor influencia tienen sobre el resto del mundo. A su vez se trató de reducir el número de países que componen el grupo “bajo” mediante más divisiones, pero no se logró encontrar diferencias significativas entre ellos, por lo que se mantuvo esta división. Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 32 Imagen 6 Gráfico del modelo lineal. (Fuente: Statgraphics) Puede observarse cómo hay un punto que está fuera del intervalo de confianza (líneas verdes). El resto de puntos no están tan alejados del ajuste lineal. Ante esta situación se debe cambiar el ajuste por uno mejor. Para ello mediante Statgraphics crearemos una tabla de comparación de modelos donde podamos ver cuál se ajusta más, resultando en nuestro caso que el mejor modelo es el doble inverso: Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 33 Imagen 7 Comparación de modelos. (Fuente: Statgraphics) Una vez sabido cuál es el modelo que mejor ajuste tiene, volvemos a realizar la relación mediante regresión simple, eligiendo esta vez el modelo doble inverso. En la siguiente tabla resumen podemos ver que la correlación es mucho mayor, pero el programa no ofrece datos de confianza, por lo que no podemos afirmar que haya significancia estadística. Debido a esta falta de información en modelos diferentes al lineal, se optará por buscar siempre relaciones lineales que estén complementadas por estadísticos. Imagen 8 Análisis de varianza y estadísticos. (Fuente: Statgraphics) Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 34 Imagen 9 Gráfico del modelo lineal. (Fuente: Statgraphics) Para resolver este problema, se opta por excluir al país que estaba fuera del intervalo de confianza en el modelo lineal, y repetir dicho modelo sin él (Estados Unidos). Imagen 10 Análisis de varianza y estadísticos. (Fuente: Statgraphics) En este primer resumen se puede ver cómo la correlación ha aumentado en gran medida respecto al primer modelo lineal, siendo igual a 0,97746, una correlación muy alta. Además el valor-P de la tabla ANOVA es menor que 0,05, por lo que Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 35 existe una relación estadísticamente significativa entre el PIB y la población de los países analizados con un nivel de confianza del 95%. El estadístico Durbin-Watson muestra un valor de 1,1, por lo que podemos afirmar que los errores son independientes. El valor P que aparece a continuación es mayor que 0,05, por lo que esta afirmación tiene un nivel de confianza del 95%. El valor R-cuadrada indica que el modelo lineal se ajusta un 95,54 %, un valor muy alto y que nos indica que el modelo se ajusta bien a la muestra estudiada. En la siguiente tabla se muestran los distintos modelos y cómo se ajustan: Imagen 11 Comparación de modelos. (Fuente: Statgraphics) Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 36 Imagen 12 Gráfico del modelo lineal. (Fuente: Statgraphics) Por último, en la anterior gráfica se muestra visualmente los datos estadísticos que indican la relación entre las variables. Todos los puntos están dentro del intervalo de confianza. Podemos concluir por lo tanto que existe una fuerte relación directa entre población y PIB de un país dentro del grupo de países con un PIB muy alto con la excepción de Estados Unidos. La siguiente relación será entre las emisiones de CO2 y la población, siendo la variable independiente la población y la dependiente el CO2. Comenzaremos teniendo en cuenta todos los países que forman este grupo: Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 37 Imagen 13 Análisis de varianza y estadísticos. (Fuente: Statgraphics) El coeficiente de correlación es 0,956, un valor elevado. Además el valor-P de la tabla ANOVA es menor que 0,05, por lo que existe una relación estadísticamente significativa entre las emisiones de CO2 y la población de los países analizados con un nivel de confianza del 95%. El estadístico Durbin-Watson muestra un valor de 1,1, por lo que podemos afirmar que los errores son independientes. El valor P que aparece a continuación es mayor que 0,05, por lo que esta afirmación tiene un nivel de confianza del 95%. El valor R-cuadrada indica que el modelo lineal se ajusta un 91,56 %, un valor muy alto y que nos indica que el modelo se ajusta bien a la muestra estudiada. Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 38 Imagen 14 Gráfico del modelo lineal. (Fuente: Statgraphics) Por último, en la anterior gráfica se muestra visualmente los datos estadísticos que indican la relación entre las variables. Todos los puntos están dentro del intervalo de confianza salvo uno, este se encuentra dentro del intervalo de predicción. Al ser un modelo que demuestra un gran ajuste a la muestra y el valor que se encuentra fuera del intervalo de confianza se encuentra dentro del intervalo de predicción, no se opta por repetir el análisis eliminando dicho dato. La conclusión es que existe una gran relación directa entre las emisiones y la población de un país dentro del grupo de países con un PIB muy alto. A continuación se estudiará la relación entre PIB y emisiones de CO2, siendo la variable dependiente las emisiones y el PIB la variable independiente. Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 39 Imagen 15 Análisis de varianza y estadísticos. (Fuente: Statgraphics) En este caso no hay una relación estadísticamente significativa, por lo que se busca en el gráfico del modelo ajustado el dato que está fuera del intervalo de confianza (China): Imagen 16 Gráfico del modelo lineal. (Fuente: Statgraphics) Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 40 Los nuevos datos estadísticos serán: Imagen 17 Análisis de varianza y estadísticos. (Fuente: Statgraphics) Ahora la correlación es mucho más alta, 0,999. Además el valor-P de la tabla ANOVA es menor que 0,05, por lo que existe una relación estadísticamente significativa entre las emisiones de CO2 y el PIB de los países analizados con un nivel de confianza del 95%. El estadístico Durbin-Watson muestra un valor de 1,9, por lo que podemos afirmar que los errores son independientes. El valor P que aparece a continuación es mayor que 0,05, por lo que esta afirmación tiene un nivel de confianza del 95%. El valor R-cuadrada indica que el modelo lineal se ajusta un 99,81 %, un valor muy alto y que nos indica que el modelo se ajusta bien a la muestra estudiada. Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 41 Imagen 18 Gráfico del modelo lineal. (Fuente: Statgraphics) Por último, en la anterior gráfica se muestra visualmente los datos estadísticos que indican la relación entre las variables. Todos los puntos están dentro del intervalo de confianza. Podemos concluir por lo tanto que existe una fuerte relación directa entre población y PIB de un país dentro del grupo de países con un PIB muy alto. La siguiente relación será entre las variables porcentaje de electricidad producido mediante energías renovables y el porcentaje de electricidad generada por energía solar fotovoltaica. El porcentaje de electricidad producido será la variable dependiente: Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 48 Sin tener en cuenta ese país (China), la relación mejora: Imagen 27 Análisis de varianza y estadísticos. (Fuente: Statgraphics) El coeficiente pasa a 0,86 y el modelo se ajusta mucho mejor, siendo el estadístico R-cuadrada un 74%. El valor-P es mayor que 0,05, pero no dista mucho de este valor (0,06). Además no hay relación entre errores como nos indica el estadístico Durbin-Watson, por lo que a través del modelo lineal no llegaremos a conclusiones erróneas. Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 49 Imagen 28 Gráfico del modelo lineal. (Fuente: Statgraphics) En este nuevo gráfico se aprecian ambos intervalos de confianza y todas las muestras se encuentran dentro. Existe por lo tanto una relación directa entre las variables PVOUT y población con la excepción de China. Los siguientes estadísticos muestran la relación entre el porcentaje de electricidad generado por energía solar y PVOUT. Imagen 29 Análisis de varianza y estadísticos. (Fuente: Statgraphics) Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 50 El coeficiente de correlación es -0,53, por lo que indica que hay una relación inversa. El estadístico R-cuadrado no indica que el modelo lineal se ajuste a la muestra con un valor igual al 28,9%. Durbin-Watson refleja que no hay correlación entre los residuos. La tabla ANOVA por su parte muestra que el valor-P es mayor que 0,05, por lo que no hay relación estadísticamente significativa entre los errores. Imagen 30 Gráfico del modelo lineal. (Fuente: Statgraphics) En el gráfico anterior se observa como sólo un país se encuentra fuera del intervalo de confianza (Alemania). Este modelo no mejora aunque se elimine esa muestra, por lo que la relación inversa entre estas variables existe pero no ofrece un elevado nivel de confianza. Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 51 Correlaciones dentro del grupo “Intermedio” Relación entre PIB y población: Imagen 31 Análisis de varianza y estadísticos. (Fuente: Statgraphics) Imagen 32 Gráfico del modelo lineal. (Fuente: Statgraphics) Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 52 El estadístico Durbin-Watson nos indica que hay una posible correlación entre los errores, por lo que nos obligamos a observar detenidamente el gráfico para ver qué países son los que desvirtúan el análisis. Se observan varios países fuera del intervalo de predicción. Sin embargo, en esta ocasión no es posible ajustar mejor el análisis quitando esos países. La solución será utilizar la opción “Comparación de líneas de regresión” de Statgraphics, utilizando como filtro los continentes a los que pertenecen los países, resultando lo siguiente: Imagen 33 Análisis de varianza y estadísticos. (Fuente: Statgraphics) El estadístico R-cuadrado explica el 59% de la variabilidad. El valor-P del estadístico Durbin-Watson es menor que 0,05 lo que indica que hay correlación Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 53 de errores con una confianza del 95%. Sin embargo, al estar el estadístico por encima de 1 (1,18), tomaremos las conclusiones con precaución, sin modificar el modelo. Imagen 34 Tabla ANOVA. (Fuente: Statgraphics) La tabla ANOVA justifica la decisión de realizar regresiones por continentes. El valor-P es menor que 0,01 (0,0024), por lo que existen diferencias estadísticas entre las pendientes de los distintos grupos de continentes con un nivel de confianza del 99%. Este estadístico puede observarse claramente en el siguiente gráfico: Imagen 35 Gráfico del modelo lineal. (Fuente: Statgraphics) Por lo tanto, existen grandes diferencias entre países de diferentes continentes y por ello deben estudiarse de manera separada. Todos ellos muestran una correlación directa entre la población y el PIB, aunque es una relación con un nivel de confianza bajo. Sólo en Europa existe una relación estadísticamente significativa con un nivel de confianza del 95%. Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 54 A continuación se estudia la relación entre emisiones y población: Imagen 36 Análisis de varianza y estadísticos. (Fuente: Statgraphics) El coeficiente de correlación es elevado, 0,78, y el estadístico R-cuadrada es igual al 61,8%. El valor-P de la tabla ANOVA es menor de 0,05, por lo que hay relación estadísticamente significativa entre las variables con un nivel de confianza del 95%. El estadístico Durbin-Watson no muestra relación entre errores. Imagen 37 Gráfico del modelo lineal. (Fuente: Statgraphics) Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 55 Queda demostrada en este grupo también la relación directa entre las variables emisiones y población. Relación PIB y emisiones Imagen 38 Análisis de varianza y estadísticos. (Fuente: Statgraphics) Imagen 39 Gráfico del modelo lineal. (Fuente: Statgraphics) Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 56 En este caso todos los estadísticos nos muestran una relación directa entre las variables emisiones y PIB, con significancia estadística incluida. Relación emisiones y porcentaje de energía renovable consumida Imagen 40 Análisis de varianza y estadísticos. (Fuente: Statgraphics) Los estadísticos indican que hay una ligera relación inversa entre las variables, tal y como se aprecia en el gráfico. Existen 2 países (Rusia e India) lejos de los intervalos de confianza y predicción. Volviendo a realizar la regresión sin ellos, los resultados mejoran Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 57 Imagen 41 Gráfico del modelo lineal. (Fuente: Statgraphics) Imagen 42 Análisis de varianza y estadísticos. (Fuente: Statgraphics) Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 64 Relación PIB y emisiones Imagen 52 Análisis de varianza y estadísticos. (Fuente: Statgraphics) Imagen 53 Tabla ANOVA. (Fuente: Statgraphics) Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 65 Imagen 54 Gráfico del modelo lineal. (Fuente: Statgraphics) Relación estadísticamente significativa entre las variables. En el caso de Asia existe relación lineal directa entre las variables con un nivel de confianza del 95%. Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 66 Relación porcentaje electricidad renovable y PVOUT Imagen 55 Análisis de varianza y estadísticos. (Fuente: Statgraphics) Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 67 Imagen 56 Tabla ANOVA. (Fuente: Statgraphics) Imagen 57 Gráfico del modelo lineal. (Fuente: Statgraphics) Relación lineal inversa estadísticamente significativa en América con un nivel de confianza del 95%. Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 68 Relación porcentaje electricidad solar y porcentaje electricidad renovable Imagen 58 Análisis de varianza y estadísticos. (Fuente: Statgraphics) Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 69 Imagen 59 Tabla ANOVA. (Fuente: Statgraphics) Imagen 60 Gráfico del modelo lineal. (Fuente: Statgraphics) Relación lineal directa estadísticamente significativa en Asia con un nivel de confianza del 95%. Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 70 Relación porcentaje electricidad producida mediante energía solar y PVOUT Imagen 61 Análisis de varianza y estadísticos. (Fuente: Statgraphics) Imagen 62 Tabla ANOVA. (Fuente: Statgraphics) Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 71 Imagen 63 Gráfico del modelo lineal. (Fuente: Statgraphics) Relación lineal directa estadísticamente significativa en Oceanía con un nivel de confianza del 95%. Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 72 Interpretación de las relaciones por grupos Grupo “Alto” Alto Relación Correlación Significancia estadística Durbin-Watson Comentarios PIB - Población 0,97 Si Independencia Sin EE.UU. CO2 - Población 0,95 Si Independencia PIB - CO2 0,9 Si Independencia Sin China CO2 - Energía Sin relación Electr. - PVOUT Sin relación Solar - Electr. 0,5 No Independencia Datos dentro del intervalo de confianza PIB - Solar -0,59 No Independencia PIB - PVOUT 0,83 Si Independencia Población - PVOUT 0,86 No Independencia Sin China PVOUT - Solar Sin relación CO2 - Electr. -0,53 No Independencia Tabla 5 Relaciones entre variables del grupo “Alto”. (Fuente: propia) Se observa que los países más poblados son los que tienen mayor PIB, mayores emisiones y mayor potencial fotovoltaico. También se aprecia una relación entre Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 73 el porcentaje de electricidad proveniente de energías renovables y porcentaje de electricidad proveniente de energía solar. La última relación directa se observa entre el potencial fotovoltaico y la población. Las relaciones inversas se dan entre el PIB y el porcentaje de electricidad producida mediante energía solar y entre el potencial fotovoltaico y el porcentaje de electricidad producida mediante energía solar, aunque no son estadísticamente significativas. No se observa relación entre el porcentaje de electricidad producido por renovable y PVOUT medio. Los países de este grupo que mayor PIB tienen son los que más electricidad pueden producir mediante energía solar al disponer, por un lado, de la mayor capacidad de producción y, por otro, al no aprovechar de manera clara esa capacidad. Además, es recomendable que exploten este potencial ya que son los más contaminantes y en los que habitan más personas que se pueden ver expuestas a los efectos nocivos de la contaminación. Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 80 electricidad de origen solar, mientras que en Brasil circulan vientos lo suficientemente fuertes como para explotarlos de forma constante. Una interconexión entre países podría generar electricidad por el día gracias a la solar, y por la noche gracias a sistemas de almacenamiento y eólica. Como se ha podido ver, el potencial de esta energía no sólo supone una mejora de la calidad de vida al reducir las emisiones, sino una oportunidad de desarrollo económico en zonas poco desarrolladas. ¿Cómo está distribuida la radiación solar en el mapa global? La imagen 3 al comienzo del trabajo representa el potencial fotovoltaico en el mapa global y por tanto la radiación solar. La zona oeste de América, el Golfo Pérsico, sur de Europa y África en general son las zonas donde la radiación es mayor. A su vez, las zonas desérticas de Asia y Oceanía reciben gran cantidad de radiación. ¿Qué variables de carácter económico y social pueden ayudar a estudiar mejor el potencial de la energía solar? Las emisiones de CO2 nos pueden indicar las zonas donde hay que priorizar a la hora de implantar fuentes de energía renovable como la energía solar. El PIB también comparte la mayor importancia con las emisiones ya que se necesita inversión para poder realizar los proyectos e instalaciones que permitan explotar la energía solar. ¿Qué cálculos se realizan para obtener resultados que representen mejor la realidad? La estadística tiene un papel fundamental a la hora de estudiar lo que ocurre en el mundo real mediante análisis de varianza, regresiones lineales…pero a su vez es vital que la toma de datos sea correcta y represente de manera fiel la realidad. Se ha observado que de los grupos en los que se ha dividido la muestra de países, los que menor PIB tenían también han sido los más complicados de encontrar relaciones. Se necesitaría mejorar la toma de datos en estas zonas para poder tener resultados representativos de esos países. ¿Qué países son más representativos de las diferentes formas de explotación de la energía solar? Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 81 Entre los países con mayor PIB llama la atención Alemania. Alemania es una de las potencias mundiales que más fuerte ha apostado por la integración de energías renovables. Un proceso que ha llevado a cabo desde la década de los setenta y de una manera más intensa desde principios de siglo, con el crecimiento de partidos políticos que defienden tomar medidas que faciliten la instalación de fuentes de energía renovables. Hoy en día Alemania sigue un proyecto a nivel industrial y político llamado Energiewende, un proceso que durará años y que tiene como objetivo llegar al 50% de generación de electricidad mediante fuentes de energía renovables en 2030 y más del 80% en 2050. El cierre de todas las plantas nucleares en 2022, el cierre de algunas centrales térmicas de carbón y los incentivos para la generación renovable son medidas que se reflejan en las estadísticas de energía del país. En 2014 ya superó el 25% de producción de electricidad mediante fuentes renovables y en los primeros meses de 2015 alcanzó el 30%, por lo que la meta a alcanzar del 35% en 2020 es factible. Otra forma diferente de explotación de energías renovables se da en África. África es un continente que recibe una gran cantidad de irradiación solar. Dado que muchas zonas están subdesarrolladas, el estado de la energía solar fotovoltaica se encuentra en una situación diferente a las del resto. Habitualmente la forma de obtener energía eléctrica era mediante el uso de combustibles fósiles, con pequeños generadores. Pero esta realidad ha cambiado desde 2015 en favor de paneles solares debido a la reducción de su precio, que lo ha hecho mucho más competitivo. Las baterías ven reducidas sus capacidades para evitar la necesidad de un convertidor, por lo que se venden objetos que funcionan con corriente continua. El comprador suele tener un poder adquisitivo muy limitado, no dispone de grandes objetos en su domicilio que consuman gran cantidad de energía. Esto confiere un sistema eléctrico con una red que no necesita un gran y complicado sistema de transporte, ya que las personas que logran acceder a la energía eléctrica forman un sistema de autoconsumo sin conexión a red. La energía solar fotovoltaica es una de las grandes esperanzas para este continente, que tiene un sistema eléctrico muy precario en términos de calidad, continuidad y accesibilidad. La electricidad que llega a los hogares suele sufrir cortes, además de existir regiones en las que un porcentaje muy bajo puede acceder a ella, especialmente en zonas rurales. En el año 2014, en Angola sólo el Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 82 32% de la población total tenía acceso a la electricidad. En ese mismo año, sólo 3% de la población rural de la República Centroafricana tenía acceso a esta energía. Imagen 64 Panel solar en África. (Fuente: ElConfidencial) ¿Cuáles son las conclusiones finales? Como conclusiones finales, podemos afirmar que aun existiendo realidades muy diferentes entre sí, la energía solar otorga un gran número de ventajas para todas ellas. Por supuesto el mayor de los beneficios del aumento de consumo de energía eléctrica producida por paneles fotovoltaicos sería la reducción de las emisiones de CO2, cobrando mayor importancia en los países que más emiten y por lo tanto que más dañan el planeta. Para las potencias mundiales, además puede suponer una gran oportunidad de negocio, ya sea produciendo una gran cantidad de elementos fotovoltaicos y ocupar una parte de la cuota del mercado debido al incremento de la demanda gracias al descenso de los costes, o bien invirtiendo en investigación que puede desembocar en un descenso más pronunciado de los precios y una mayor calidad, o incluso la opción de reciclaje de paneles solares. Una u otra elección conllevará una creación de empleo que para países cuya economía está estancada puede suponer un empuje. En regiones menos desarrolladas, la energía solar puede suponer un antes y un después tanto para la población como para la economía. Para la población puede suponer una mejor calidad de vida provocada por la formación de personas en esta tecnología, acceso a electricidad, automatizar actividades que Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 83 permitan escolarizar a más personas...Y para la economía puede suponer por un lado un pilar sobre el que apoyarse gracias a la creación de puestos de trabajo y por otro una ayuda a la industrialización con la llegada de la electricidad a más lugares y con mayor calidad. No podemos olvidar que para obtener un sistema eléctrico sostenible, de calidad y fiabilidad la energía solar necesita de las demás fuentes de energía renovables para complementarse, además de disponer de sistemas de almacenamiento para mitigar la intermitencia de estas tecnologías. La energía solar no presenta en la actualidad un gran desarrollo, pero ofrece un futuro prometedor que puede suponer grandes cambios a nivel global. Cambios que nos permitan seguir transformando y evolucionando. Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 84 Estudio del uso real y potencial de energía solar a nivel mundial a partir de cartografía de radiación solar y variables socioeconómicas Fernando Frutos Alonso Página 85 6. Bibliografía https://www.iea.org/publications/freepublications/publication/WEO_2017_ExecutiveSu mmary_Spanish_version.pdf (Febrero 2018) http://www.ren21.net/wp-content/uploads/2017/07/17-8399_GSR_2017_KEY- FINDINGS_Spanish_lowres.pdf (Febrero 2018) http://www.ren21.net/wpcontent/uploads/2016/06/GSR_2016_KeyFindings_SPANISH.pdf (Febrero 2018) http://www.ren21.net/wp-content/uploads/2017/10/GFR-Full-Report- 2017_webversion_3.pdf (Febrero 2018) https://www.iea.org/publications/freepublications/publication/WEO2016_ExecutiveSu mmary_Spanishversion.pdf (Febrero 2018) https://www.iea.org/publications/freepublications/publication/TrackingCleanEnergyPro gress2017.pdf (Febrero 2018) http://www.bancomundial.org/ (Enero – Julio 2018) https://www.elperiodico.com/es/especiales/connecting-africa-desarrollo/energiasolar.html (Junio 2018) www.cia.gov (Abril 2018) https://www.sfe-solar.com/noticias/articulos/energia-fotovoltaica-radiacion-geometria- recorrido-optico-irradiancia-y-hsp/ (Marzo 2018) https://www.nytimes.com/es/2018/02/02/opinion-energias-renovables-america-latina/ (Junio 2018) https://www.lavanguardia.com/internacional/20180114/434286760378/nuevarevolucion-africa-sol.html (Junio 2018) Apuntes del Grado en Ingeniería Eléctrica