Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas

Equation Chapter 1 Section 1 Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería de Tecnologías Industriales Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Autora: María Auxiliadora La Casa Rodríguez Tutores: Prof. Dr. Isidoro Lillo Bravo y Prof. Dr. José María Delgado Sánchez Dpto. Ingeniería Energética Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2022 ii iii Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería de Tecnologías Industriales Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Autora: María Auxiliadora La Casa Rodríguez Tutores: Isidoro Lillo Bravo – Profesor Titular José María Delgado Sánchez - Profesor Ayudante Doctor Dpto. de Ingeniería Energética Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2022 iv v Trabajo Fin de Grado: Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Autora: María Auxiliadora La Casa Rodríguez Tutores: Prof. Dr. Isidoro Lillo Bravo y Prof. Dr. José María Delgado Sánchez El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2022 El Secretario del Tribunal vi vii A mi familia A mis amigos y compañeros viii ix Agradecimientos Con este trabajo cierro una etapa que me ha hecho crecer tanto en el ámbito personal como en el académico. Me gustaría expresar mi profundo agradecimiento a todas aquellas personas que me han ayudado a lograrlo. A mis padres, por ser un gran ejemplo a seguir y el pilar fundamental de mi vida. A mi familia, amigos y compañeros, por su apoyo incondicional y por haber estado a mi lado en cada momento. A mis profesores, especialmente a los tutores de este trabajo, por su implicación y por todo lo que me han enseñado. María Auxiliadora La Casa Rodríguez Sevilla, 2022 xvi xvii ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1 Resumen de las variables obtenidas (Müller et al., 2021) 8 Tabla 2 Resumen de las variables obtenidas (Santoyo-Castelazo et al., 2021) 8 Tabla 3 Resumen de las variables obtenidas (Mohd Nordin et al., 2022) 9 Tabla 4 Resumen de las variables obtenidas (Rahman et al., 2019) 9 Tabla 5 Resumen de las variables obtenidas (Ziemińska-stolarska et al., 2021) 9 Tabla 6 Resumen de las variables obtenidas (Mohd Nordin et al., 2021) I 10 Tabla 7 Resumen de las variables obtenidas (Martinopoulos, 2020) 11 Tabla 8 Resumen de las variables obtenidas (Szilágyi & Gróf, 2020) 11 Tabla 9 Resumen de las variables obtenidas (Krebs-Moberg et al., 2021) 11 Tabla 10 Instalaciones de silicio monocristalino I – 1/4 13 Tabla 11 Instalaciones de silicio monocristalino I – 2/4 14 Tabla 12 Instalaciones de silicio monocristalino I – 3/4 15 Tabla 13 Instalaciones de silicio monocristalino I – 4/4 16 Tabla 14 Instalaciones de silicio monocristalino II – 1/5 17 Tabla 15 Instalaciones de silicio monocristalino II – 2/5 18 Tabla 16 Instalaciones de silicio monocristalino II – 3/5 19 Tabla 17 Instalaciones de silicio monocristalino II – 4/5 20 Tabla 18 Instalaciones de silicio monocristalino II – 5/5 21 Tabla 19 Instalaciones de silicio monocristalino III – 1/4 22 Tabla 20 Instalaciones de silicio monocristalino III – 2/4 23 Tabla 21 Instalaciones de silicio monocristalino III – 3/4 24 Tabla 22 Instalaciones de silicio monocristalino III – 4/4 25 Tabla 23 Instalaciones de silicio policristalino I – 1/4 26 Tabla 24 Instalaciones de silicio policristalino I – 2/4 27 Tabla 25 Instalaciones de silicio policristalino I – 3/4 28 Tabla 26 Instalaciones de silicio policristalino I – 4/4 29 Tabla 27 Instalaciones de silicio policristalino II – 1/6 30 Tabla 28 Instalaciones de silicio policristalino II – 2/6 31 Tabla 29 Instalaciones de silicio policristalino II – 3/6 32 Tabla 30 Instalaciones de silicio policristalino II – 4/6 33 Tabla 31 Instalaciones de silicio policristalino II – 5/6 34 xviii Tabla 32 Instalaciones de silicio policristalino II – 6/6 35 Tabla 33 Instalaciones de silicio policristalino III – 1/4 36 Tabla 34 Instalaciones de silicio policristalino III – 2/4 37 Tabla 35 Instalaciones de silicio policristalino III – 3/4 38 Tabla 36 Instalaciones de silicio policristalino III – 4/4 39 Tabla 37 Instalaciones de teleruro de cadmio I – 1/2 40 Tabla 38 Instalaciones de teleruro de cadmio I – 2/2 41 Tabla 39 Instalaciones de teleruro de cadmio II – 1/3 42 Tabla 40 Instalaciones de teleruro de cadmio II – 2/3 43 Tabla 41 Instalaciones de teleruro de cadmio II – 3/3 44 Tabla 42 Instalaciones de teleruro de cadmio III – 1/3 45 Tabla 43 Instalaciones de teleruro de cadmio III – 2/3 46 Tabla 44 Instalaciones de teleruro de cadmio III – 3/3 47 Tabla 45 Instalaciones de silicio amorfo I 1/2 48 Tabla 46 Instalaciones de silicio amorfo I – 2/2 49 Tabla 47 Instalaciones de silicio amorfo II – 1/2 50 Tabla 48 Instalaciones de silicio amorfo II – 2/2 51 Tabla 49 Instalaciones de silicio amorfo III – 1/2 52 Tabla 50 Instalaciones de silicio amorfo III – 2/2 53 Tabla 51 Instalaciones CIS/CIGS I – 1/2 54 Tabla 52 Instalaciones CIS/CIGS I – 2/2 55 Tabla 53 Instalaciones CIS/CIGS II – 1/2 56 Tabla 54 Instalaciones CIS/CIGS II – 2/2 57 Tabla 55 Instalaciones CIS/CIGS III – 1/2 58 Tabla 56 Instalaciones CIS/CIGS III – 2/2 59 Tabla 57 Instalaciones de Ribbon-Si I 60 Tabla 58 Instalaciones de Ribbon-Si II 61 Tabla 59 Instalaciones de Ribbon-Si III 62 Tabla 60 Instalaciones de alta concentración I – 1/2 63 Tabla 61 Instalaciones de alta concentración I – 2/2 64 Tabla 62 Instalaciones de alta concentración II – 1/2 65 Tabla 63 Instalaciones de alta concentración II – 2/2 66 Tabla 64 Instalaciones de alta concentración III – 1/2 67 Tabla 65 Instalaciones de alta concentración III – 2/2 68 Tabla 66 Resumen de las variables (mono-Si) I 72 Tabla 67 Resumen de las variables (mono-Si) II 73 Tabla 68 Resumen de las variables (mono-Si) III 74 Tabla 69 Resumen de las variables (poli-Si) I 77 Tabla 70 Resumen de las variables (poli-Si) II 78 xix Tabla 71 Resumen de las variables (poli-Si) III 79 Tabla 72 Resumen de las variables (poli-Si) IV 80 Tabla 73 Resumen de las variables (CdTe) I 83 Tabla 74 Resumen de las variables (CdTe) II 84 Tabla 75 Resumen de las variables (a-Si) I 87 Tabla 76 Resumen de las variables (a-Si) II 88 Tabla 77 Resumen de las variables (CIS/CIGS) I 90 Tabla 78 Resumen de las variables (CIS/CIGS) II 91 Tabla 79 Resumen de las variables (Ribbon-Si) 94 Tabla 80 Resumen de las variables (HCPV) I 97 Tabla 81 Resumen de las variables (HCPV) II 98 Tabla 82 Calificación de los estudios en función de los datos proporcionados I 101 Tabla 83 Calificación de los estudios en función de los datos proporcionados II 102 Tabla 84 Calificación de los estudios en función de los datos proporcionados III 103 Tabla 85 Eficiencia, PR y sus diferencias porcentuales (mono-Si) 107 Tabla 86 EPBT, ERF, GHG y sus diferencias porcentuales (mono-Si) 107 Tabla 87 Eficiencia, PR y sus diferencias porcentuales (poli-Si) 108 Tabla 88 EPBT, ERF, GHG y sus diferencias porcentuales (poli-Si) 109 Tabla 89 Eficiencia, PR y sus diferencias porcentuales (CdTe) 110 Tabla 90 EPBT, ERF, GHG y sus diferencias porcentuales (CdTe) 110 Tabla 91 Eficiencia, PR y sus diferencias porcentuales (a-Si) 112 Tabla 92 EPBT, ERF, GHG y sus diferencias porcentuales (a-Si) 112 Tabla 93 Eficiencia, PR y sus diferencias porcentuales (CIS/CIGS) 114 Tabla 94 EPBT, ERF, GHG y sus diferencias porcentuales (CIS/CIGS) 114 Tabla 95 Eficiencia, PR y sus diferencias porcentuales (ribbon-Si) 116 Tabla 96 EPBT, ERF, GHG y sus diferencias porcentuales (ribbon-Si) 116 Tabla 97 Eficiencia, PR y sus diferencias porcentuales (HCPV) 119 Tabla 98 EPBT, ERF, GHG y sus diferencias porcentuales (HCPV) 119 Tabla 99 Factores relativos al módulo fotovoltaico 121 Tabla 100 Factores relativos a la instalación 122 Tabla 101 Valores asumidos para la propuesta 122 xx xxi ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1 Esquema de las etapas del ACV 5 Figura 2 Rango de las variables analizadas (mono-Si) I 74 Figura 3 Rango de las variables analizadas (mono-Si) II 75 Figura 4 Rango de las variables analizadas (mono-Si) III 75 Figura 5 Evolución del EPBT en función de la generación eléctrica anual (mono-Si) 76 Figura 6 Evolución del ERF en función de la generación eléctrica anual (mono-Si) 76 Figura 7 Evolución de las emisiones de GHG en función de la generación eléctrica anual (mono-Si) 77 Figura 8 Rango de las variables analizadas (poli-Si) I 80 Figura 9 Rango de las variables analizadas (poli-Si) II 80 Figura 10 Rango de las variables analizadas (poli-Si) III 81 Figura 11 Evolución del EPBT en función de la generación eléctrica anual (poli-Si) 81 Figura 12 Evolución del ERF en función de la generación eléctrica anual (poli-Si) 82 Figura 13 Evolución de las emisiones de GHG en función de la generación eléctrica anual (poli-Si) 82 Figura 14 Rango de las variables analizadas (CdTe) I 84 Figura 15 Rango de las variables analizadas (CdTe) II 85 Figura 16 Rango de las variables analizadas (CdTe) III 85 Figura 17 Evolución del EPBT en función de la generación eléctrica anual (CdTe) 86 Figura 18 Evolución del ERF en función de la generación eléctrica anual (CdTe) 86 Figura 19 Evolución de las emisiones de GHG en función de la generación eléctrica anual (CdTe) 87 Figura 20 Rango de las variables analizadas (a-Si) I 88 Figura 21 Rango de las variables analizadas (a-Si) II 88 Figura 22 Rango de las variables analizadas (a-Si) III 89 Figura 23 Evolución del EPBT en función de la generación eléctrica anual (a-Si) 89 Figura 24 Evolución del ERF en función de la generación eléctrica anual (a-Si) 90 Figura 25 Evolución de las emisiones de GHG en función de la generación eléctrica anual (a-Si) 90 Figura 26 Rango de las variables analizadas (CIS/CIGS) I 92 Figura 27 Rango de las variables analizadas (CIS/CIGS) II 92 Figura 28 Rango de las variables analizadas (CIS/CIGS) III 92 Figura 29 Evolución del EPBT en función de la generación eléctrica anual (CIS/CIGS) 93 Figura 30 Evolución del ERF en función de la generación eléctrica anual (CIS/CIGS) 93 xxii Figura 31 Evolución de las emisiones de GHG en función de la generación eléctrica anual (CIS/CIGS) 94 Figura 32 Rango de las variables analizadas (Ribbon-Si) I 95 Figura 33 Rango de las variables analizadas (Ribbon-Si) II 95 Figura 34 Rango de las variables analizadas (Ribbon-Si) III 95 Figura 35 Evolución del EPBT en función de la generación eléctrica anual (Ribbon-Si) 96 Figura 36 Evolución del ERF en función de la generación eléctrica anual (Ribbon-Si) 96 Figura 37 Evolución de las emisiones de GHG en función de la generación eléctrica anual (Ribbon-Si) 97 Figura 38 Rango de las variables analizadas (HCPV) I 99 Figura 39 Rango de las variables analizadas (HCPV) II 99 Figura 40 Rango de las variables analizadas (HCPV) III 99 Figura 41 Evolución del EPBT en función de la generación eléctrica anual (HCPV) 100 Figura 42 Evolución del ERF en función de la generación eléctrica anual (HCPV) 100 Figura 43 Evolución de las emisiones de GHG en función de la generación eléctrica anual (HCPV) 101 Figura 44 Evolución de la eficiencia del módulo y PR (mono-Si) 105 Figura 45 Evolución del EPBT y ERF (mono-Si) 106 Figura 46 Evolución de las emisiones de GHG (mono-Si) 106 Figura 47 Evolución de la eficiencia del módulo y PR (poli-Si) 107 Figura 48 Evolución del EPBT y ERF (poli-Si) 108 Figura 49 Evolución de las emisiones de GHG (poli-Si) 108 Figura 50 Evolución de la eficiencia del módulo y PR (CdTe) 109 Figura 51 Evolución del EPBT y ERF (CdTe) 109 Figura 52 Evolución de las emisiones de GHG (CdTe) 110 Figura 53 Evolución de la eficiencia del módulo y PR (a-Si) 111 Figura 54 Evolución del EPBT y ERF (a-Si) 111 Figura 55 Evolución de las emisiones de GHG (a-Si) 112 Figura 56 Evolución de la eficiencia del módulo y PR (CIS/CIGS) 113 Figura 57 Evolución del EPBT y ERF (CIS/CIGS) 113 Figura 58 Evolución de las emisiones de GHG (CIS/CIGS) 114 Figura 59 Evolución de la eficiencia del módulo y PR (ribbon-Si) 115 Figura 60 Evolución del EPBT y ERF (ribbon-Si) 115 Figura 61 Evolución de las emisiones de GHG (ribbon-Si) 116 Figura 62 Evolución de la eficiencia del módulo y PR (HCPV) 117 Figura 63 Evolución del EPBT (HCPV) 117 Figura 64 Evolución del ERF (HCPV) 118 Figura 65 Evolución de las emisiones de GHG (HCPV) 118 xxiii xxiv Notación ACV APV a-Si BOS C Cap CdTe CIGS CIS CPV dn EBOS Edes Efab Efi Einv EPBT ERF Erec Eter Etotal Etrans EE. UU. Fmix g GEA GEI GHG GHGev GJp GM GPBT HCPV I IEA IPCC Kg Análisis de Ciclo de Vida Área del módulo fotovoltaico Silicio amorfo Balance of System Coeficiente de conversión Capacidad de la instalación Teleruro de cadmio Paneles de cobre, indio, galio y selenio Paneles de cobre, indio y selenio Concentrated photovoltaic Degradación anual Energía primaria correspondiente al BOS Energía primaria necesaria para el desmantelamiento Energía primaria requerida en la fabricación del módulo Eficiencia del módulo Energía primaria necesaria para la fabricación del inversor Energy Payback Time (tiempo de retorno energético) Energy Return Factor (factor de retorno energético) Energía primaria consumida durante el reciclado Energía primaria consumida en la preparación de los terrenos Energía primaria total requerida Energía primaria consumida durante el transporte Estados Unidos Factor de emisiones Gramo Generación eléctrica anual Gases de efecto invernadero Greenhouse Gases (gases de efecto invernadero) Gases de efecto invernadero evitados Gigajulio primario Ground-mounted Greenhouse-gas Payback Time (tiempo de retorno de los GEI) High-concentration photovoltaics (energía solar fotovoltaica de alta concentración) Irradiación annual International Energy Agency Intergovernmental Panel on Climate Change Kilogramo xxv kW kWh kWp LCA LCI LCPV LT ME MG-Si MJ MJel MJp MJt MW MWh mono-Si multi-Si m2 OPV poli-Si PR PSC PV PVPS Rem Rel Ribbon-Si RT S Kilovatio Kilovatio hora Kilovatio pico Life Cycle Assessment Life Cycle Inventory Low-concentration photovoltaics Lifetime (tiempo de vida) Mix energético Metallurgical Grade Silicon Megajulio Megajulio eléctrico Megajulio primario Megajulio térmico Megavatio Megavatio hora Silicio monocristalino Silicio multicristalino Metro cuadrado Organic Photovoltaic Silicio policristalino Performance Ratio (coeficiente de rendimiento) Perovskite Solar Cell Sistema fotovoltaico Photovoltaic Power Systems Programme Remplazamientos de componentes Relación entre el área del módulo y el área total Paneles de cinta de silicio Rooftop Sistema de implementación UCTE UE Wp η Union for the Coordination of Transmission of Electricity Unión Europea Vatio pico Rendimiento del panel 7 3 BIBLIOGRAFÍA Y FUENTES UTILIZADAS e ha decidido establecer como fuente de información la correspondiente a estudios académicos o científicos. Por tanto, la búsqueda se ha centrado en las publicaciones de revistas y foros especializados. Una vez en ellas, se han considerado únicamente los estudios realizados durante el periodo de tiempo comprendido entre 2019 y 2022, ya que, en los trabajos anteriores realizados por (Cabello Villar, 2013) y (Cebaqueba Gutiérrez, 2019), se consideraron los intervalos correspondientes a 2005-2013 y 2013-2019, respectivamente. No obstante, como se comentará posteriormente, el análisis comparativo se realizará para todos los estudios examinados desde 2013 hasta 2022. En un primer lugar, se comenzó consultando numerosos artículos, de los cuales por sus características o su repercusión se ha cribado hasta obtener, en total, durante el periodo completo desde 2005 hasta 2022, una cuantía de 70 referencias. A continuación, se presentarán las añadidas en el periodo de tiempo considerado en este trabajo (2019-2022). Este capítulo se encuentra, a su vez, dividido en apartados. En cada uno de ellos se realizará un resumen del artículo seleccionado, incorporando, además, una tabla resumen en las que se presentan las variables más relevantes. 3.1 A comparative life cycle assessment of silicon PV modules: Impact of module design, manufacturing location and inventory (Müller et al., 2021) Este estudio aborda el potencial de impacto medioambiental de los módulos de silicio monocristalino glassglass en comparación con los módulos glass-backsheet, distinguiendo, a su vez, entre diferentes localizaciones de producción: Alemania, China y la Unión Europea. Para ello, aplica un ACV y emplea datos recientes. Además, también se pretende mostrar la influencia del uso de diferentes LCIs, comparando los impactos ambientales asociados a Ecoinvent v3.7, International Energy Agency Photovoltaic Power Systems Programme (IEA PVPS) 2015 y el LCI de este estudio basado en la producción. Realmente, se podría decir que compara los dos diseños diferentes de los módulos, así como el emplazamiento de la producción y los datos utilizados en el análisis, examinando su influencia en los distintos parámetros. Como conclusiones extraídas del estudio evaluado, se destacan las siguientes: • En lo relativo al cambio climático, los resultados indican que la producción en Alemania y la UE producen aproximadamente el 30/40% menos de emisiones de gases de efecto invernadero en comparación con China. • Actualizando los valores de las eficiencias de los módulos, así como la cantidad de material y energía necesaria en su producción, se puede observar que, gracias a los recientes desarrollos tecnológicos habidos en los últimos años, las emisiones se ven notablemente reducidas. • Los módulos glass-glass presentan un menor impacto medioambiental debido principalmente a la ausencia del marco de aluminio. • Otro aspecto por destacar es la importancia del mix de electricidad del país de instalación, influyendo notablemente en la cantidad de emisiones producidas por el sistema. Por último, se muestra una tabla resumen con las variables extraídas del estudio examinado. Concretamente, se presentan los valores de la eficiencia del módulo, el Performance Ratio (PR), el tiempo de vida, la irradiación, el EPBT y los GHG: S 8 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 1 Resumen de las variables obtenidas (Müller et al., 2021) Tecnología Eficiencia del módulo PR Tiempo de vida (años) Irradiación (kWh/m2·año) EPBT (años) GHG (g CO2- eq/kWh) Mono-Si 19,79% 0,75 30 1391 N 25,9 Mono-Si 19,79% 0,75 30 1391 N 18,5 Mono-Si 19,79% 0,75 30 1391 N 15,2 Mono-Si 19,79% 0,85 25,44 1391 N 29,9 Mono-Si 19,79% 0,85 25,44 1391 N 21,4 Mono-Si 19,79% 0,85 25,44 1391 N 17,6 3.2 Life cycle assessment for a grid-connected multi-crystalline silicon photovoltaic system of a 3 kWp: A case study for Mexico (Santoyo-Castelazo et al., 2021) Este estudio realiza un ACV de una instalación fotovoltaica de conexión a red con una potencia de 3 kWp, cuya tecnología es de silicio multicristalino (multi-Si) y que está situada en la Ciudad de México. Este sistema está formado por doce módulos con una inclinación de 20º en dirección sur, consta de un inversor de 2,5 kW y produce de media anual unos 1282 kWh/kWp con un PR de 0,75. Además, dicha instalación es también comparada con otras tres tecnologías: silicio monocristalino, silicio amorfo y CIS. Una vez realizada la comparación entre las diferentes tecnologías, se ha podido comprobar que la de silicio multicristalino es la que menor impacto produce. Además, de las cinco etapas consideradas en el ciclo de vida de la instalación, se puede concluir que el proceso de producción es el que provoca un mayor impacto medioambiental en las once categorías evaluadas en el estudio. A continuación, se presenta una tabla resumen con las variables recopiladas del estudio: Tabla 2 Resumen de las variables obtenidas (Santoyo-Castelazo et al., 2021) Tecnología Eficiencia del módulo PR Tiempo de vida (años) Irradiación (kWh/m2·año) EPBT (años) GHG (g CO2- eq/kWh) Multi-Si 14,7% 0,75 30 1694 5,1 47,156 3.3 Energy and environmental impacts of a 37.57 MW dc ground-mounted large-scale photovoltaic system in Malaysia: A life-cycle approach (Mohd Nordin et al., 2022) Este estudio examina el comportamiento medioambiental y el consumo de energía primaria de un nuevo sistema fotovoltaico de gran escala, situado en Bidor (Malasia), cuya potencia es de 37.57 MW, mediante el ACV. Para ello, se evalúan, en total, siete indicadores relevantes en relación con la energía y el calentamiento global. De esta forma, se pretende averiguar, entre otros, el componente de la instalación que consume una mayor energía primaria y que produce un mayor efecto perjudicial en el ambiente. Al evaluar el impacto ambiental del sistema, se concluye que el módulo fotovoltaico es el mayor influente. De igual forma, la energía primaria total consumida para la generación de electricidad está mayormente influida, a su vez, por el módulo fotovoltaico. Esto es debido a la alta energía del marco de aluminio utilizado en la producción de los módulos y los procesos realizados durante la producción del Metallurgical Grade Silicon (MG-Si), que requieren, a su vez, de bastante energía. 9 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Algunas de las variables más relevantes de este estudio se recogen en la siguiente tabla: Tabla 3 Resumen de las variables obtenidas (Mohd Nordin et al., 2022) Tecnología Eficiencia del módulo PR Tiempo de vida (años) Irradiación (kWh/m2·año) EPBT (años) GHG (g CO2- eq/kWh) Multi-Si 17,1% 0,751 30 1958,3 3,43 30,95 3.4 A Life Cycle Assessment Model for Quantification of Environmental Footprints of a 3.6 kWp Photovoltaic System in Bangladesh (Rahman et al., 2019) Este estudio tiene como objetivo realizar un ACV de un sistema fotovoltaico aislado de 3.6 kWp situado en Bangladesh. Para ello, se evaluarán algunos parámetros como el consumo de energía primaria, las emisiones de gases de efecto invernadero o el EPBT. Además, también se lleva a cabo un análisis de sensibilidad en el que se observa cómo influyen algunos de los parámetros del sistema en el resultado del ciclo de vida, así como una comparación de este sistema con otras formas de producción de electricidad, demostrando, como era de esperar, que las instalaciones fotovoltaicas producen un menor impacto medioambiental que las demás formas de producción de energía basadas en los combustibles fósiles. Seguidamente, se muestran las variables referentes al sistema del estudio: Tabla 4 Resumen de las variables obtenidas (Rahman et al., 2019) Tecnología Eficiencia del módulo PR Tiempo de vida (años) Irradiación (kWh/m2·año) EPBT (años) GHG (g CO2- eq/kWh) Multi-Si 13,0% N 20 1752 5,34 173,42 3.5 Application of LCA to Determine Environmental Impact of Concentrated Photovoltaic Solar Panels—State-of-the-Art (Ziemińska-stolarska et al., 2021) Este estudio se centra en las actuales tecnologías Concentrated Photovoltaic (CPV), proporcionando información acerca de las células solares y los módulos, operando estos tanto en condiciones de estudio como reales. Para ello, se consideran dos tipos de sistemas de concentración fotovoltaicos: high-concentration photovoltaics (HCPV) y low-concentration photovoltaics (LCPV). Examinando esta nueva tecnología, se extraen numerosas conclusiones. Entre ellas, destaca que, en comparación con los tradicionales paneles de silicio, los módulos de CPV son capaces de alcanzar una mayor eficiencia debido a los concentradores ópticos que emplean. Por último, se determina el impacto medioambiental de estas tecnologías durante su vida útil mediante un ACV. En la siguiente tabla se muestran algunas de las variables más importantes de los sistemas analizados: Tabla 5 Resumen de las variables obtenidas (Ziemińska-stolarska et al., 2021) Tecnología Eficiencia del módulo PR Tiempo de vida (años) Irradiación (kWh/m2·año) EPBT (años) GHG (g CO2- eq/kWh) HCPV 29,0% N 25 2207 NG 15 HCPV 29,0% N 25 N NG 11 10 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas 3.6 Effect of Photovoltaic (PV) Module Degradation Rate on The Greenhouse Gas Emissions: A Life-Cycle Assessment (Mohd Nordin et al., 2021) Este estudio tiene como fin evaluar la influencia de la evolución de la tasa de degradación del módulo fotovoltaico a lo largo del ciclo de vida del sistema en las emisiones de GHG. Para ello, se lleva a cabo un ACV para un módulo de tecnología de silicio monocristalino, cuya información ha sido proporcionada por tres fabricantes diferentes y, por tanto, se distinguen los siguientes casos: • Escenario A: La degradación del módulo fotovoltaico se considera con un PR fijo igual a 0,75. • Escenario B: Se considera la degradación del módulo y el PR se calcula según el coeficiente de temperatura y otros factores de-rating. • Escenario C: No se considera la degradación del módulo. Con este estudio se ha demostrado que es necesario tener en cuenta la degradación del módulo a la hora de estimar el impacto medioambiental, ya que, si no, se estaría realizando una subestimación. Los valores de las variables más destacadas de estos escenarios se recogen en la siguiente tabla: Tabla 6 Resumen de las variables obtenidas (Mohd Nordin et al., 2021) I Tecnología Eficiencia del módulo PR Tiempo de vida (años) Irradiación (kWh/m2·año) EPBT (años) GHG (g CO2- eq/kWh) Mono-Si 21,2% 0,75 27,4125 1695,72 N 73,82 Mono-Si 18,9% 0,75 27,1575 1695,72 N 74,52 Mono-Si 17,78% 0,75 26,055 1695,72 N 77,67 Mono-Si 21,2% 0,766 27,4125 1695,72 N 72,28 Mono-Si 18,9% 0,749 27,1575 1695,72 N 74,61 Mono-Si 17,78% 0,735 26,055 1695,72 N 79,25 Mono-Si 21,2% 0,766 30 1695,72 N 66,05 Mono-Si 18,9% 0,749 30 1695,72 N 67,55 Mono-Si 17,78% 0,735 30 1695,72 N 68,83 3.7 Are rooftop photovoltaic systems a sustainable solution for Europe? A life cycle impact assessment and cost analysis (Martinopoulos, 2020) En este estudio se pretende determinar la rentabilidad de los sistemas fotovoltaicos situados en las cubiertas de los edificios en Europa. Con este fin, se va a realizar un análisis del impacto del ciclo de vida para una instalación de 4 kWp, evaluando su impacto ambiental, su sostenibilidad y su periodo de retorno. Cabe destacar que uno de los motivos principales por los que se ha realizado este estudio es la necesidad de encontrar solución a los objetivos de la UE acerca de la eficiencia energética y la descarbonización. Finalmente, se extrae la conclusión de que los sistemas fotovoltaicos de edificio en Europa constituyen un recurso viable, promoviendo una producción de energía más sostenible. A continuación, se muestran algunas de las variables de este estudio: 11 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 7 Resumen de las variables obtenidas (Martinopoulos, 2020) Tecnología Eficiencia del módulo PR Tiempo de vida (años) Irradiación (kWh/m2·año) EPBT (años) GHG (g CO2- eq/kWh) Multi-Si 17,3% N 25 N N N 3.8 Estimating the environmental footprint of a grid-connected 20 MWp photovoltaic system (Szilágyi & Gróf, 2020) Este estudio emplea la innovadora metodología del impacto medioambiental para averiguar los impactos producidos por un sistema situado en Hungría a lo largo de su ciclo de vida. Para ello, utiliza dos modelos diferentes de ciclo de vida con diferentes suposiciones y consideraciones, siendo uno de ellos un modelo detallado mientras que el otro es simplificado. Teniendo en consideración la influencia de las distintas etapas en el impacto ambiental, destaca, como la más influente, la correspondiente a la producción, mientras que otras como el transporte u operación tienen una menor relevancia. Especialmente, cabe resaltar que la estructura soporte conlleva prácticamente el 30% del impacto total, estando situada, por tanto, en el punto de mira a la hora de diseñar la instalación. Tabla 8 Resumen de las variables obtenidas (Szilágyi & Gróf, 2020) Tecnología Eficiencia del módulo PR Tiempo de vida (años) Irradiación (kWh/m2·año) EPBT (años) GHG (g CO2- eq/kWh) Multi-Si 16,5% 0,81 25 1200 N N 3.9 Third generation of photovoltaic panels: A life cycle assessment (Krebs-Moberg et al., 2021) Este estudio analiza los impactos ambientales de la fabricación, instalación, mantenimiento y posterior eliminación de unos paneles solares situados en Tailandia. Este sistema fotovoltaico posee una capacidad de 3.6 GW y su vida útil se estima de 30 años. Se consideran módulos de tres tecnologías diferentes: silicio multicristalino, Organic Photovoltaic (OPV) y Perovskite Solar Cell (PSC). Para ello, se aplica un ACV al sistema. Como conclusión principal, se puede decir que los paneles de PSC y OPV producen un menor impacto ambiental en todas las categorías evaluadas en comparación con los de multi-Si, a pesar de tener una menor vida útil y eficiencia y, por tanto, ser necesario un mayor número de paneles para conseguir la misma capacidad de generación. Tabla 9 Resumen de las variables obtenidas (Krebs-Moberg et al., 2021) Tecnología Eficiencia del módulo PR Tiempo de vida (años) Irradiación (kWh/m2·año) EPBT (años) GHG (g CO2- eq/kWh) Multi-Si 19,9% N 30 N N N 12 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas 13 4 BASE DE DATOS n este capítulo se presentan todas las variables recopiladas de los estudios analizados a lo largo del desarrollo del trabajo. Estas se han agrupado, en primer lugar, en distintos apartados en función de la tecnología y, seguidamente, se ordenan en diferentes tablas en las que en la parte superior se indica el nombre de la variable junto con sus unidades y en la columna de la izquierda se identifica el nombre del autor/es del estudio. Además, a la hora de identificar la información proporcionada por cada estudio, se ha utilizado la siguiente nomenclatura: variable incluida en el cálculo del estudio, pero su valor no se aporta al lector (NG); variable que no se ha tenido en consideración (NA) y, por último, variable no mencionada (N). De esta forma, el objetivo principal de este capítulo es mostrar la gran base de datos desarrollada mediante las diferentes variables obtenidas de los estudios, para así poder facilitar las posteriores comparaciones que se llevarán a cabo entre ellos. 4.1 Silicio monocristalino Tabla 10 Instalaciones de silicio monocristalino I – 1/4 Autor/es Año de publicación Eficiencia del módulo Irradiación (kWh/m2·año) PR Montaje Tiempo de vida (años) Fmix (kg CO2-eq/kWh) Mix energético Coeficiente de conversión (MJel/MJp) (Alsema & de Wild- Scholten, 2006) 2006 14,0% 1700 0,75 RT 30 0,48 UCTE 0,31 (Alsema, 2006) 2006 14,0% 1700 0,75 RT 30 N UCTE N (Kannan et al., 2006) 2006 11,9% NG N RT 25 N IPCC 1996 N (Fthenakis & Alsema, 2006) 2006 NG 1700 0,75 RT 30 N Europa N (Jungbluth et al., 2008) 2008 14,0% 1117 0,75 RT 30 N UCTE 2004 N (Ito et al., 2010) 2010 NG 1702 0,78 GM NG N N N (Dominguez-Ramos et al., 2010) 2010 15,0% 1825 0,78 N 30 0,511 España N (Lu & Yang, 2010) 2010 13,3% NG NG RT 20 N Hong Kong N E 14 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 11 Instalaciones de silicio monocristalino I – 2/4 Autor/es Año de publicación Eficiencia del módulo Irradiación (kWh/m2·año) PR Montaje Tiempo de vida (años) Fmix (kg CO2-eq/kWh) Mix energético Coeficiente de conversión (MJel/MJp) (Laleman et al., 2011) 2011 14,0% 950 0,75 RT 30 0,33 Bélgica 0,35 (Ito et al., 2011) 2011 13,2% 1725 N GM 30 N N N (Ito et al., 2011) 2011 12,6% 1725 N GM 30 N N N (Ito et al., 2011) 2011 12,6% 1725 N GM 30 N N N (Ito et al., 2011) 2011 11,8% 1725 N GM 30 N N N (Ito et al., 2011) 2011 12,0% 1725 N GM 30 N N N (Ito et al., 2011) 2011 12,0% 1725 N GM 30 N N N (de Wild-Scholten, 2011) 2011 14,4% 1700 0,75 RT 30 0,531 UCTE N (Cucchiella & Dadamo, 2012) 2012 16,0% 1383 0,75 RT 20 0,531 Italia 0,4 (Cucchiella & Dadamo, 2012) 2012 16,0% 1511 0,75 RT 20 0,531 Italia 0,4 (Cucchiella & Dadamo, 2012) 2012 16,0% 1623 0,75 RT 20 0,531 Italia 0,4 (Peng & Lu, 2013) 2013 16,0% 1333 0,75 RT 30 0,671 China 0,31 (Darling & You, 2013) 2013 14,0% 1700 0,75 RT N N N N (Halasah et al., 2013) 2013 14,0% 2150 NG RT 30 N UCTE 0,32 (Halasah et al., 2013) 2013 14,0% 2150 NG GM 30 N UCTE 0,32 (B. ju Kim et al., 2014) 2014 15,96% 1310,35 0,80 GM 30 0,4949 IPCC 1996 N (B. ju Kim et al., 2014) 2014 27,6% 1310,35 0,80 GM 30 0,4949 IPCC 1996 N 15 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 12 Instalaciones de silicio monocristalino I – 3/4 Autor/es Año de publicación Eficiencia del módulo Irradiación (kWh/m2·año) PR Montaje Tiempo de vida (años) Fmix (kg CO2-eq/kWh) Mix energético Coeficiente de conversión (MJel/MJp) (Carnevale et al., 2014) 2014 14,9% 1559 0,85 RT 25 N Italia 0,37 (Carnevale et al., 2014) 2014 14,9% 1559 0,85 RT 25 N Italia 0,37 (H. Kim et al., 2014) 2014 15,4% 1810,4 0,80 GM 30 0,613 Malasia N (Bhandari et al., 2015) 2015 13,0% 1700 0,75 RT/GM 30 NG NG 0,35 (Dahiya & Vogt, 2016) 2016 16,8% 1700 0,75 RT 30 N N NG (Huang & Yu, 2017) 2017 14,0% 928,89 0,75 RT 30 N N 0,35 (Huang & Yu, 2017) 2017 14,0% 1161,11 0,75 RT 30 N N 0,35 (Huang & Yu, 2017) 2017 14,0% 1393,33 0,75 RT 30 N N 0,35 (Huang & Yu, 2017) 2017 14,0% 1625,56 0,75 RT 30 N N 0,35 (Huang & Yu, 2017) 2017 14,0% 1855,56 0,75 RT 30 N N 0,35 (Burg et al., 2017) 2017 14,0% 1191 0,75 RT 30 0,514 EE. UU. N (Burg et al., 2017) 2017 14,0% 1820 0,75 RT 30 0,514 EE. UU. N (Burg et al., 2017) 2017 14,0% 2094 0,75 RT 30 0.514 EE. UU. N (Perez-Gallardo et al., 2018a) 2018 20,1% NG 0,92 GM 20 N N N (Perez-Gallardo et al., 2018a) 2018 20,1% NG 0,92 GM 20 N N N (Perez-Gallardo et al., 2018b) 2018 20,1% 1000 0,92 GM 20 N N N (Soares et al., 2018) 2018 23,5% 1825 N N 20 N N N (Ludin et al., 2018) 2018 15,7% 1139 NA NG 25 N N N (Ludin et al., 2018) 2018 15,7% 2453 NA NG 25 N N N 16 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 13 Instalaciones de silicio monocristalino I – 4/4 Autor/es Año de publicación Eficiencia del módulo Irradiación (kWh/m2·año) PR Montaje Tiempo de vida (años) Fmix (kg CO2-eq/kWh) Mix energético Coeficiente de conversión (MJel/MJp) (Ludin et al., 2018) 2018 17,0% 1600 0,75 NG 25 N N N (Ludin et al., 2018) 2018 17,0% 1200 0,70 NG 25 N N N (Müller et al., 2021) 2021 19,79% 1391 0,75 N 30 1,023 China 2012 N (Müller et al., 2021) 2021 19,79% 1391 0,75 N 30 0,582 Alemania 2017 N (Müller et al., 2021) 2021 19,79% 1391 0,75 N 30 0,405 UE 2017 N (Müller et al., 2021) 2021 19,79% 1391 0,85 N 25,44 1,023 China 2012 N (Müller et al., 2021) 2021 19,79% 1391 0,85 N 25,44 0,582 Alemania 2017 N (Müller et al., 2021) 2021 19,79% 1391 0,85 N 25,44 0,405 UE 2017 N (Mohd Nordin et al., 2021) 2022 21,2% 1695,72 0,75 RT 27,4125 N N N (Mohd Nordin et al., 2021) 2022 18,9% 1695,72 0,75 RT 27,1575 N N N (Mohd Nordin et al., 2021) 2022 17,78% 1695,72 0,75 RT 26,055 N N N (Mohd Nordin et al., 2021) 2022 21,2% 1695,72 0,766 RT 27,4125 N N N (Mohd Nordin et al., 2021) 2022 18,9% 1695,72 0,749 RT 27,1575 N N N (Mohd Nordin et al., 2021) 2022 17,78% 1695,72 0,735 RT 26,055 N N N (Mohd Nordin et al., 2021) 2022 21,2% 1695,72 0,766 RT 30 N N N (Mohd Nordin et al., 2021) 2022 18,9% 1695,72 0,749 RT 30 N N N (Mohd Nordin et al., 2021) 2022 17,78% 1695,72 0,735 RT 30 N N N 23 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 20 Instalaciones de silicio monocristalino III – 2/4 Autor/es Instalación Degradación anual Reemplazamientos Sistema de implementación Área total/Área módulo EPBT (años) GHG (g CO2-eq/kWh) (Cucchiella & Dadamo, 2012) N N NA N 142 Wp/m2 2,6 77 (Cucchiella & Dadamo, 2012) N N NA N 142 Wp/m2 2,4 71 (Peng & Lu, 2013) 5970 kWp NG Sí, los componentes electrónicos del inversor a los 15 años. N 110,05 Wp/m2 3,0 47 (Darling & You, 2013) NG NG N N NG 2,35 38 (Halasah et al., 2013) NG 1,0% 2 sustituciones del inversor. N NG 1,8 31,9 (Halasah et al., 2013) NG 1,0% 2 sustituciones del inversor. N NG 2,3 37,2 (B. ju Kim et al., 2014) 100 kWp N Sustitución de piezas del inversor cada 10 años. SimaPro 7.1 159,46 Wp/m2 4,65 41,8 (B. ju Kim et al., 2014) 100 kWp N Sustitución de piezas del inversor cada 10 años. SimaPro 7.1 159,46 Wp/m2 2,97 27,5 (Carnevale et al., 2014) 245 Wp N Sí, el inversor a los 15 años. Eco Indicator 95 149,4 Wp/m2 2,8 NG (Carnevale et al., 2014) 245 Wp N Sí, el inversor a los 15 años. Eco Indicator 95 149,4 Wp/m2 0,2 59,3 (H. Kim et al., 2014) 100 kWp NG N Base de datos EcoInvent 154 Wp/m2 N 38,7 (Bhandari et al., 2015) NG 0,5% N JMP software NG 4,1 N (Dahiya & Vogt, 2016) 3 kWp N N EcoInvent 3.1 163 Wp/m2 2,07 40,92 (Huang & Yu, 2017) NG N N N NG 7,4 N (Huang & Yu, 2017) NG N N N NG 5,9 N (Huang & Yu, 2017) NG N N N NG 5,0 N 24 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 21 Instalaciones de silicio monocristalino III – 3/4 Autor/es Instalación Degradación anual Reemplazamientos Sistema de implementación Área total/Área módulo EPBT (años) GHG (g CO2-eq/kWh) (Huang & Yu, 2017) NG N N N NG 4,2 N (Huang & Yu, 2017) NG N N N NG 3,7 N (Burg et al., 2017) NG NG N N NG 3,8 62,5 (Burg et al., 2017) NG NG N N NG 2,3 40 (Burg et al., 2017) NG NG N N NG 2,1 35 (Perez-Gallardo et al., 2018a) NG N Sí, el inversor a los 10 años. Software SimaPro 7.3 y base de datos GaBi 4 199,6 Wp/m2 1,753 52,621 (Perez-Gallardo et al., 2018a) NG N Sí, el inversor a los 10 años. Software SimaPro 7.3 y base de datos GaBi 4 199,6 Wp/m2 0,961 41,635 (Perez-Gallardo et al., 2018b) NG N Sustitución del inversor a los 10 años. SimaPro 7.3 327 Wp/módulo 1,73 52,1 (Soares et al., 2018) NG N N Software OpenLCA 1.6.3. Eco Indicator 99 (base de datos Ecoinvent 3.3) 224 Wp/módulo 2,9 17,25 (Ludin et al., 2018) NG N N N N 0,42 5,6 (Ludin et al., 2018) NG N N N N 0,91 12,07 (Ludin et al., 2018) NG N N N N 1,7 65,2 (Ludin et al., 2018) NG N N N N 2,3 87,3 (Müller et al., 2021) N Incluida en el PR. N Industry data y Ecoinvent v3.7 197,94 Wp/m2 N 25,9 (Müller et al., 2021) N Incluida en el PR. N Industry data y Ecoinvent v3.7 197,94 Wp/m2 N 18,5 (Müller et al., 2021) N Incluida en el PR. N Industry data y Ecoinvent v3.7 197,94 Wp/m2 N 15,2 25 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 22 Instalaciones de silicio monocristalino III – 4/4 Autor/es Instalación Degradación anual Reemplazamientos Sistema de implementación Área total/Área módulo EPBT (años) GHG (g CO2-eq/kWh) (Müller et al., 2021) N 0,5% N Industry data y Ecoinvent v3.7 197,94 Wp/m2 N 29,9 (Müller et al., 2021) N 0,5% N Industry data y Ecoinvent v3.7 197,94 Wp/m2 N 21,4 (Müller et al., 2021) N 0,5% N Industry data y Ecoinvent v3.7 197,94 Wp/m2 N 17,6 (Mohd Nordin et al., 2021) 3,45 kWp Incluida en la duración. N EcoInvent 3.5 N N 73,82 (Mohd Nordin et al., 2021) 3,45 kWp Incluida en la duración. N EcoInvent 3.5 N N 74,52 (Mohd Nordin et al., 2021) 3,45 kWp Incluida en la duración. N EcoInvent 3.5 N N 77,67 (Mohd Nordin et al., 2021) 3,45 kWp Incluida en la duración. N EcoInvent 3.5 N N 72,28 (Mohd Nordin et al., 2021) 3,45 kWp Incluida en la duración. N EcoInvent 3.5 N N 74,61 (Mohd Nordin et al., 2021) 3,45 kWp Incluida en la duración. N EcoInvent 3.5 N N 79,25 (Mohd Nordin et al., 2021) 3,45 kWp NA N EcoInvent 3.5 N N 66,05 (Mohd Nordin et al., 2021) 3,45 kWp NA N EcoInvent 3.5 N N 67,55 (Mohd Nordin et al., 2021) 3,45 kWp NA N EcoInvent 3.5 N N 68,83 26 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas 4.2 Silicio policristalino Tabla 23 Instalaciones de silicio policristalino I – 1/4 Autor/es Año de publicación Eficiencia del módulo Irradiación (kWh/m2·año) PR Montaje Tiempo de vida (años) Fmix (kg CO2-eq/kWh) Mix energético Coeficiente de conversión (MJel/MJp) (Alsema & de Wild- Scholten, 2006) 2006 13,2% 1700 0,75 RT 30 0,48 UCTE 0,31 (Alsema, 2006) 2006 13,2% 1700 0,75 RT 30 N UCTE N (Fthenakis & Alsema, 2006) 2006 13,2% 1700 0,75 RT 30 N Europa N (Pacca et al., 2007) 2007 12,9% 1359 N RT 20 N EE. UU. NA (Raugei et al., 2007) 2007 14,0% 1700 0,75 RT 20 N UCTE 0,32 (Raugei et al., 2007) 2007 14,0% 1700 0,75 RT 20 N UCTE 0,32 (Raugei et al., 2007) 2007 14,0% 1700 0,75 RT 20 N UCTE 0,32 (Ito et al., 2008) 2008 12,8% 2017 0,78 RT 30 N N N (Ito et al., 2008) 2008 15,8% 2017 0,78 RT 30 N N N (Stoppato, 2008) 2008 16,0% 890 N RT 28 0,532 Reino Unido N (Stoppato, 2008) 2008 16,0% 1000 N RT 28 0,517 Rep. Checa N (Stoppato, 2008) 2008 16,0% 1754 N RT 28 0,441 España N (Jungbluth et al., 2008) 2008 13,2% 1117 0,75 RT 30 N UCTE 2004 N (Ito et al., 2010) 2010 N 1702 0,78 GM N N N N (Dominguez-Ramos et al., 2010) 2010 13,0% 1825 0,78 N 30 0,511 España N (Laleman et al., 2011) 2011 13,2% 950 0,75 RT 30 0,33 Bélgica 0,35 27 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 24 Instalaciones de silicio policristalino I – 2/4 Autor/es Año de publicación Eficiencia del módulo Irradiación (kWh/m2·año) PR Montaje Tiempo de vida (años) Fmix (kg CO2-eq/kWh) Mix energético Coeficiente de conversión (MJel/MJp) (Ito et al., 2011) 2011 12,6% 1725 N GM 30 N N N (Ito et al., 2011) 2011 14,0% 1725 N GM 30 N N N (Ito et al., 2011) 2011 13,2% 1725 N GM 30 N N N (Ito et al., 2011) 2011 12,3% 1725 N GM 30 N N N (Ito et al., 2011) 2011 13,0% 1725 N GM 30 N N N (Ito et al., 2011) 2011 12,4% 1725 N GM 30 N N N (Ito et al., 2011) 2011 13,5% 1725 N GM 30 N N N (de Wild-Scholten, 2011) 2011 14,1% 1700 0,75 RT 30 0,531 UCTE N (Desideri et al., 2012) 2012 14,8% N 0,80 GM 25 0,589 Italia N (Cucchiella & Dadamo, 2012) 2012 13,0% 1383 0,75 RT 20 0,531 Italia 0,4 (Cucchiella & Dadamo, 2012) 2012 13,0% 1511 0,75 RT 20 0,531 Italia 0,4 (Cucchiella & Dadamo, 2012) 2012 13,0% 1623 0,75 RT 20 0,531 Italia 0,4 (Peng & Lu, 2013) 2013 15,0% 1333 0,75 RT 30 0,671 China 0,31 (Darling & You, 2013) 2013 13,2% 1700 0,75 RT N N N N (Halasah et al., 2013) 2013 13,5% 2150 NG RT 30 N UCTE 0,32 (Halasah et al., 2013) 2013 13,5% 2150 NG GM 30 N UCTE 0,32 28 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 25 Instalaciones de silicio policristalino I – 3/4 Autor/es Año de publicación Eficiencia del módulo Irradiación (kWh/m2·año) PR Montaje Tiempo de vida (años) Fmix (kg CO2-eq/kWh) Mix energético Coeficiente de conversión (MJel/MJp) (B. ju Kim et al., 2014) 2014 14,91% 1310,35 0,80 GM 30 0,4949 IPCC 1996 N (B. ju Kim et al., 2014) 2014 20,4% 1310,35 0,80 GM 30 0,4949 IPCC 1996 N (Carnevale et al., 2014) 2014 14,9% 1559 0,85 RT 25 N Italia 0,37 (Carnevale et al., 2014) 2014 14,9% 1559 0,85 RT 25 N Italia 0,37 (H. Kim et al., 2014) 2014 13,5% 1810,4 0,80 GM 30 0,613 Malasia N (Bhandari et al., 2015) 2015 12,3% 1700 0,75 RT/GM 30 NG NG 0,35 (Hengevoss et al., 2016) 2016 14,1% 1800 0,75 RT 30 N UCTE N (Hengevoss et al., 2016) 2016 14,1% 1800 0,75 RT 30 N UCTE N (Dahiya & Vogt, 2016) 2016 15,58% 1700 0,75 RT 30 N N NG (Wu et al., 2017) 2017 17,5% 2017 0,835 GM 30 N N N (Huang & Yu, 2017) 2017 13,2% 928,89 0,75 RT 30 N N 0,35 (Huang & Yu, 2017) 2017 13,2% 1161,11 0,75 RT 30 N N 0,35 (Huang & Yu, 2017) 2017 13,2% 1393,33 0,75 RT 30 N N 0,35 (Huang & Yu, 2017) 2017 13,2% 1625,56 0,75 RT 30 N N 0,35 (Huang & Yu, 2017) 2017 13,2% 1855,56 0,75 RT 30 N N 0,35 (Burg et al., 2017) 2017 13,2% 1191 0,75 RT 30 0,514 EE. UU. N (Burg et al., 2017) 2017 13,2% 1820 0,75 RT 30 0,514 EE. UU. N (Burg et al., 2017) 2017 13,2% 2094 0,75 RT 30 0,514 EE. UU. N 29 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 26 Instalaciones de silicio policristalino I – 4/4 Autor/es Año de publicación Eficiencia del módulo Irradiación (kWh/m2·año) PR Montaje Tiempo de vida (años) Fmix (kg CO2-eq/kWh) Mix energético Coeficiente de conversión (MJel/MJp) (Soares et al., 2018) 2018 20,5% 1825 N N 20 N N N (Ludin et al., 2018) 2018 14,0% 1797 0,67 NG 30 N N N (Ludin et al., 2018) 2018 13,2% 1700 0,75 NG 30 N N N (Ludin et al., 2018) 2018 16,0% 1263,6 0,80 NG 25 N N N (Ludin et al., 2018) 2018 17,5% 1600 0,75 NG 25 N N N (Ludin et al., 2018) 2018 17,5% 1200 0,70 NG 25 N N N (Ludin et al., 2018) 2018 15,9% 1037,6 0,785 NG 30 N N N (Ludin et al., 2018) 2018 16,7% 1037,6 0,785 NG 30 N N N (Perez-Gallardo et al., 2018b) 2018 15,5% 1000 0,92 GM 20 N N N (Luo et al., 2018) 2018 15,9% 1580 0,785 RT 25 0,4846 Singapur 0,42 (Luo et al., 2018) 2018 16,7% 1580 0,785 RT 25 0,4846 Singapur 0,42 (Luo et al., 2018) 2018 16,2% 1580 0,785 RT 30 0,4846 Singapur 0,42 (Rahman et al., 2019) 2019 13,0% 1752 N N 20 0,17 Bangladesh 0,35 (Martinopoulos, 2020) 2020 17,3% N N RT 25 N N N (Szilágyi & Gróf, 2020) 2020 16,5% 1200 0,81 GM 25 N Hungría N (Krebs-Moberg et al., 2021) 2021 19,9% N N N 30 N Tailandia N (Santoyo-Castelazo et al., 2021) 2021 14,7% 1694 0,75 GM 30 N México N (Mohd Nordin et al., 2022) 2021 17,1% 1958,3 0,751 GM 30 0,585 Malasia 2017 N 30 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 27 Instalaciones de silicio policristalino II – 1/6 Autor/es Energía Primaria Generación eléctrica GHG evitados Fabricación del módulo Inversor Transporte BOS Reciclado Desmantelamiento Preparación Total (Alsema & de Wild- Scholten, 2006) 3940 MJp/m2 1930 MJp/kWp N N NA NG N N N N (Alsema, 2006) N N N N NA N N N N N (V. Fthenakis & Alsema, 2006) N N N 542 MJ/m2 N N N N N N (Pacca et al., 2007) 4322 MJp/m2 503 MJp/kWp 1980 MJp/kWp 3076 MJp/kWp N N N N NG N (Raugei et al., 2007) 69400 MJp/kWp N N N NG NG N 78600 MJp/kWp N N (Raugei et al., 2007) 25300 MJp/kWp N N N NG NG N 34400 MJp/kWp N N (Raugei et al., 2007) 25600 MJp/kWp N N N NG NG N 35300 MJp/kWp N N (Ito et al., 2008) 16487 MJp/kW N 2768 MJp/kW N NA NA N 31333 MJp/kW 159·106 kWh/año N (Ito et al., 2008) 13074 MJp/kW N 1892 MJp/kW N NA NA N 25178 MJp/kW 165·106 kWh/año N (Stoppato, 2008) 2298 MJ/m2 N N N N N N N 754 kWh/kWp 401,1 kg CO2- eq/kWp (Stoppato, 2008) 2298 MJ/m2 N N N N N N N 818 kWh/kWp 422,9 kg CO2- eq/kWp (Stoppato, 2008) 2298 MJ/m2 N N N N N N N 1460 kWh/kWp 648,2 kg CO2- eq/kWp (Jungbluth et al., 2008) 20000 MJp/kWp N N N NG N N 27600 MJp/kWp N N (Ito et al., 2010) 20000 MJp/kW 5000 MJp/kW 2500 MJp/kW 5560 MJp/kW NA NA N 33068 MJp/kW N N 31 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 28 Instalaciones de silicio policristalino II – 2/6 Autor/es Energía Primaria Generación eléctrica GHG evitados Fabricación del módulo Inversor Transporte BOS Reciclado Desmantelamiento Preparación Total (Dominguez-Ramos et al., 2010) N N N N N N N N N N (Laleman et al., 2011) N N N N N N N 4700 MJp/m2 N N (Ito et al., 2011) 19900 MJp/kW 570 MJp/kW NG 7000 MJp/kW N 500 MJp/kW N 28000 MJp/kW N N (Ito et al., 2011) 22000 MJp/kW 570 MJp/kW NG 6900 MJp/kW N 500 MJp/kW N 30000 MJp/kW N N (Ito et al., 2011) 21000 MJp/kW 570 MJp/kW NG 7900 MJp/kW N 100 MJp/kW N 29000 MJp/kW N N (Ito et al., 2011) 22000 MJp/kW 570 MJp/kW 100 MJp/kW 6800 MJp/kW N 500 MJp/kW N 30000 MJp/kW N N (Ito et al., 2011) 21000 MJp/kW 570 MJp/kW 100 MJp/kW 7900 MJp/kW N NG N 29000 MJp/kW N N (Ito et al., 2011) 22000 MJp/kW 570 MJp/kW 100 MJp/kW 7800 MJp/kW N 500 MJp/kW N 31000 MJp/kW N N (Ito et al., 2011) 20000 MJp/kW 570 MJp/kW 2500 MJp/kW 3500 MJp/kW N 500MJp/kW N 27000 MJp/kW N N (de Wild-Scholten, 2011) N N N N NG N N N N N (Desideri et al., 2012) N N N N 753 MJp/m2 NG 13 MJ/kWp 2764 MJ/m2 45,7 GWh N (Cucchiella & Dadamo, 2012) 1072,8 MJ/m2 47,52 MJ/m2 57,6 MJ/m2 590 MJ/m2 NA 36 MJ/m2 N 1804 MJ/m2 1382 kWh/año 732 kg CO2-eq/año 32 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 29 Instalaciones de silicio policristalino II – 3/6 Autor/es Energía Primaria Generación eléctrica GHG evitados Fabricación del módulo Inversor Transporte BOS Reciclado Desmantelamiento Preparación Total (Cucchiella & Dadamo, 2012) 1072,8 MJ/m2 47,52 MJ/m2 57,6 MJ/m2 590 MJ/m2 NA 36 MJ/m2 N 1804 MJ/m2 1509 kWh/año 800 kg CO2-eq/año (Cucchiella & Dadamo, 2012) 1072,8 MJ/m2 47,52 MJ/m2 57,6 MJ/m2 590 MJ/m2 NA 36 MJ/m2 N 1804 MJ/m2 1621 kWh/año 859 kg CO2-eq/año (Peng & Lu, 2013) 2952 MJp/m2 270 MJp/m2 90 MJp/m2 1150 MJ/m2 NG 240 MJp/m2 N 4702 MJp/m2 150 kWh/m2·año 625,1 kg CO2- eq/kWp (Darling & You, 2013) NG N N N N N N NG 168,3 kWh/m2·año NG (Halasah et al., 2013) 2700 MJp/m2 125 kWh/m2 NG 450 kWh/m2 NA NA N 4770 MJp/m2 250 kWh/m2·año N (Halasah et al., 2013) 2700 MJp/m2 125 kWh/m2 NG 450 kWh/m2 NA NA N 4771 MJp/m2 250 kWh/m2·año N (B. ju Kim et al., 2014) 1406,69 MJ/m2 3773,81 MJ/kW NG 628,97 MJ/kWp N N N 13837,30 MJp/kWp 104828 kWh/año N (B. ju Kim et al., 2014) 1404,49 MJ/m2 3773,81 MJ/kW N 628,97 MJ/kW N N N 11321,42 MJp/kWp 104828 kWh/año N (Carnevale et al., 2014) 3780 MJp/m2 NG NG NG NA 0,0648 MJ/m2 NG NG 197,6 kWh/m2·año N (Carnevale et al., 2014) 3780 MJp/m2 NG NG NG 2,07 MJ/Wp 0,0648 MJ/m2 NG NG 197,6 kWh/m2·año N (H. Kim et al., 2014) NG N N N N N N NG 195,52 kWh/m2·año N (Bhandari et al., 2015) 3291 MJ/m2 NG NG 623 MJ/m2 NG NG NG NG 156,8 kWh/m2·año NG 39 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 36 Instalaciones de silicio policristalino III – 4/4 Autor/es Instalación Degradación anual Reemplazamientos Sistema de implementación Área total/Área módulo EPBT (años) GHG (g CO2-eq/kWh) (Ludin et al., 2018) NG N N N N NA 6,04 (Ludin et al., 2018) N N N N N 1,6 31,8 (Ludin et al., 2018) N N N N N 2,52 50,9 (Ludin et al., 2018) N N N N 160 Wp/m2 1,6 60,13 (Ludin et al., 2018) N N N N 160 Wp/m2 2,1 81 (Ludin et al., 2018) NG N N N N 1,01 20,9 (Ludin et al., 2018) NG N N N N 1,11 30,2 (Perez-Gallardo et al., 2018b) NG N Sí, sustitución del inversor a los 10 años. SimaPro 7.3 300 Wp/módulo 1,9 61,45 (Luo et al., 2018) NG 1,0% N Base de datos EcoInvent 159 Wp/m2 1,11 30,2 (Luo et al., 2018) NG 1,0% N Base de datos EcoInvent 167 Wp/m2 1,08 29,2 (Luo et al., 2018) NG 0,2% N Base de datos EcoInvent 162 Wp/m2 1,01 20,9 (Rahman et al., 2019) 3,6 kWp 0,5% N N 145,83 Wp/m2 5,34 173,42 (Martinopoulos, 2020) 4 kWp 0,5% N Ecoinvent v.2.2 172,41 Wp/m2 N N (Szilágyi & Gróf, 2020) 20 MWp 1,0% 2 sustituciones del inversor y 25 módulos PV cada año. EcoInvent v.3.5 N N N (Krebs-Moberg et al., 2021) 3,6 GW 0,91% N EcoInvent 3 N N N (Santoyo-Castelazo et al., 2021) 3 kWp N N GaBi v.6/ EcoInvent 3.1 N 5,1 47,156 (Mohd Nordin et al., 2022) 37,57 MW 0,6% N Ecoinvent 2.2:2016 y Ecoinvent 3.5 N 3,43 30,95 40 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas 4.3 Teleruro de cadmio Tabla 37 Instalaciones de teleruro de cadmio I – 1/2 Autor/es Año de publicación Eficiencia del módulo Irradiación (kWh/m2·año) PR Montaje Tiempo de vida (años) Fmix (kg CO2-eq/kWh) Mix energético Coeficiente de conversión (MJel/MJp) (Alsema, 2006) 2006 9,0% 1700 0,75 RT 30 N UCTE N (Raugei et al., 2007) 2007 9,0% 1700 0,75 RT 20 N UCTE 0,32 (Ito et al., 2008) 2008 9,0% 2017 0,772 GM 30 N N N (Jungbluth et al., 2008) 2008 7,1% 1117 0,75 RT 30 N UCTE 2004 N (SENSE, 2008) 2008 10,0% 1700 N RT 20 N UCTE N (SENSE, 2008) 2008 10,0% 1700 N GM 20 N UCTE N (H. K. Fthenakis, 2009) 2009 10,9% 1700 0,80 N N 0,68 EE. UU. 0,29 (Ito et al., 2010) 2010 N 1702 0,78 GM N N N N (Dominguez-Ramos et al., 2010) 2010 9,0% 1825 0,78 N 30 0,511 España N (Held & Ilg, 2011) 2011 10,9% 1200 0,80 GM 30 0,564 UE-25 N (Held & Ilg, 2011) 2011 10,9% 1700 0,80 GM 30 0,564 UE-25 N (Held & Ilg, 2011) 2011 10,9% 1900 0,80 GM 30 0,564 UE-25 N (Laleman et al., 2011) 2011 7,1% 950 0,75 RT 30 0,33 Bélgica 0,35 (de Wild-Scholten, 2011) 2011 11,3% 1700 0,75 RT 30 0,531 UCTE N (Cucchiella & Dadamo, 2012) 2012 9,0% 1383 0,75 RT 20 0,531 Italia 0,4 (Cucchiella & Dadamo, 2012) 2012 9,0% 1511 0,75 RT 20 0,531 Italia 0,4 41 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 38 Instalaciones de teleruro de cadmio I – 2/2 Autor/es Año de publicación Eficiencia del módulo Irradiación (kWh/m2·año) PR Montaje Tiempo de vida (años) Fmix (kg CO2-eq/kWh) Mix energético Coeficiente de conversión (MJel/MJp) (Cucchiella & Dadamo, 2012) 2012 9,0% 1623 0,75 RT 20 0,531 Italia 0,4 (Peng & Lu, 2013) 2013 11,0% 1333 0,75 RT 30 0,671 China 0,31 (Darling & You, 2013) 2013 8,0% 1700 0,75 RT N N N N (Halasah et al., 2013) 2013 11,7% 2150 NG RT 30 N UCTE 0,32 (Halasah et al., 2013) 2013 11,7% 2150 NG GM 30 N UCTE 0,32 (Carnevale et al., 2014) 2014 12,2% 1559 0,85 RT 25 N Italia 0,37 (Carnevale et al., 2014) 2014 12,2% 1559 0,85 RT 25 N Italia 0,37 (H. Kim et al., 2014) 2014 11,2% 1810,4 0,80 GM 30 0,613 Malasia N (Bhandari et al., 2015) 2015 10,9% 1700 0,75 RT/GM 30 NG NG 0,35 (Hengevoss et al., 2016) 2016 11,9% 1800 0,77 RT 30 N UCTE N (Hengevoss et al., 2016) 2016 11,9% 1800 0,77 RT 30 N UCTE N (Dahiya & Vogt, 2016) 2016 13,84% 1700 0,75 RT 30 N N NG (Burg et al., 2017) 2017 8,0% 1191 0,75 RT 30 0,514 EE. UU. N (Burg et al., 2017) 2017 8,0% 1820 0,75 RT 30 0,514 EE. UU. N (Burg et al., 2017) 2017 8,0% 2094 0,75 RT 30 0,514 EE. UU. N (Perez-Gallardo et al., 2018a) 2018 11,5% NG 0,92 GM 20 N N N (Perez-Gallardo et al., 2018a) 2018 11,5% NG 0,92 GM 20 N N N (Rajput et al., 2018) 2018 11,0% N N GM 25 N India N (Perez-Gallardo et al., 2018b) 2018 11,5% 1000 0,92 GM 20 N N N 42 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 39 Instalaciones de teleruro de cadmio II – 1/3 Autor/es Energía Primaria Generación eléctrica GHG evitados Fabricación del módulo Inversor Transporte BOS Reciclado Desmantelamiento Preparación Total (Alsema, 2006) N N N N NA N N N N N (Raugei et al., 2007) 7800 MJp/kWp N N N NA NA N 21900 MJp/kWp N N (Ito et al., 2008) 10303 MJp/kW N 3504 MJp/kW N NA NA N 30987 MJp/kW 162·106 kWh/año N (Jungbluth et al., 2008) 14600 MJp/kWp N N N NG N N 26200 MJp/kWp N N (SENSE, 2008) 2272 MJp/m2 N N N NG N N 2350 MJp/m2 150 kWh/año N (SENSE, 2008) 2272 MJp/m2 N N N NG N N 2735 MJp/m2 155 kWh/año N (H. K. Fthenakis, 2009) 966 MJp/m2 N N 542 MJp/m2 N N N 13800 MJp/kWp N N (Ito et al., 2010) 14500 MJp/kW 5000 MJp/kW 3500 MJp/kW 11879 MJp/kW NA NA N 34879 MJp/kW N N (Dominguez-Ramos et al., 2010) N N N N N N N N N N (Held & Ilg, 2011) 750 MJp/m2 Incluido en BOS. NA 439 MJp/m2 81 MJp/m2 N N 1270 MJp/m2 N N (Held & Ilg, 2011) 750 MJp/m2 Incluido en BOS. NA 439 MJp/m2 81 MJp/m2 N N 1270 MJp/m2 N N (Held & Ilg, 2011) 750 MJp/m2 Incluido en BOS. NA 439 MJp/m2 81 MJp/m2 N N 1270 MJp/m2 N N (Laleman et al., 2011) N N N N N N N 2250 MJp/m2 N N (de Wild-Scholten, 2011) N N N N NG N N N N N 43 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 40 Instalaciones de teleruro de cadmio II – 2/3 Autor/es Energía Primaria Generación eléctrica GHG evitados Fabricación del módulo Inversor Transporte BOS Reciclado Desmantelamiento Preparación Total (Cucchiella & Dadamo, 2012) 194 MJ/m2 48 MJ/m2 58 MJ/m2 590 MJ/m2 NA 36 MJ/m2 N 925 MJ/m2 1196 kWh/año 634 kg CO2-eq/año (Cucchiella & Dadamo, 2012) 194 MJ/m2 48 MJ/m2 58 MJ/m2 590 MJ/m2 NA 36 MJ/m2 N 925 MJ/m2 1306 kWh/año 692 kg CO2-eq/año (Cucchiella & Dadamo, 2012) 194 MJ/m2 48 MJ/m2 58 MJ/m2 590 MJ/m2 NA 36 MJ/m2 N 925 MJ/m2 1403 kWh/año 744 kg CO2-eq/año (Peng & Lu, 2013) 861 MJp/m2 212 MJp/m2 90 MJp/m2 1050 MJp/m2 NG 150 MJp/m2 N 2363 MJ/m2 110 kWh/m2·año 625,1 kg CO2- eq/kWp (Darling & You, 2013) NG N N N N N N NG NG NG (Halasah et al., 2013) 792 MJp/m2 450 MJp/m2 NG 1728 MJp/m2 NA NA N 2970 MJp/m2 220 kWh/m2·año N (Halasah et al., 2013) 793 MJp/m2 450 MJp/m2 NG 2808 MJp/m2 NA NA N 4050 MJp/m2 220 kWh/m2·año N (Carnevale et al., 2014) 1070 MJp/m2 NG NG NG NA 0,0648 MJ/m2 NG NG 162,5 kWh/m2·año N (Carnevale et al., 2014) 1070 MJp/m2 NG NG NG 34,56 MJ/m2 0,0648 MJ/m2 NG NG 162,5 kWh/m2·año N (H. Kim et al., 2014) 477 ,4 MJp/m2 196,2 MJp/m2 N 293,44 MJ/m2 N N N 967,92 MJ/m2 146 kWh/m2·año N (Bhandari et al., 2015) 652 MJ/m2 NG NG 623 MJ/m2 NG NG NG NG 139 kWh/m2·año NG (Hengevoss et al., 2016) 1261 MJeq/m2 N N N N N N N 164,934 kWh/m2·año N 44 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 41 Instalaciones de teleruro de cadmio II – 3/3 Autor/es Energía Primaria Generación eléctrica GHG evitados Fabricación del módulo Inversor Transporte BOS Reciclado Desmantelamiento Preparación Total (Hengevoss et al., 2016) 1261 MJeq/m2 N N N N N N N 164,934 kWh/m2·año N (Dahiya & Vogt, 2016) 705,2 MJp/m2 423,16 MJp/m2 NG 282,1 MJ/m2 NG NG NG 1410,49 MJ/m2 176,46 kWh/m2·año N (Burg et al., 2017) NG N NA N N N N NG 71,5 kWh/m2·año N (Burg et al., 2017) NG N NA N N N N NG 109,2 kWh/m2·año N (Burg et al., 2017) NG N NA N N N N NG 125,6 kWh/m2·año N (Perez-Gallardo et al., 2018a) NG N N N NG NG N NG 1512,99 MWh/año N (Perez-Gallardo et al., 2018a) NG N N N NG NG N NG 1515,40 MWh/año N (Rajput et al., 2018) 333,33 kWh/m2 284 kWh N N N N N N 2662,01 kWh/año N (Perez-Gallardo et al., 2018b) NG NA NA NA NA NA NA NG 1483,10 MWh/año NG 45 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 42 Instalaciones de teleruro de cadmio III – 1/3 Autor/es Instalación Degradación anual Reemplazamientos Sistema de implementación Área total/Área módulo EPBT (años) GHG (g CO2-eq/kWh) (Alsema, 2006) NG N Sí, el inversor a los 15 años. SimaPro 7 N 1,1 25 (Raugei et al., 2007) N N N SUMMA N 1,5 48 (Ito et al., 2008) 104 MW NA NA N N 1,9 12,8 (Jungbluth et al., 2008) 3 kWp N Sí, el inversor a los 15 años. N 71 Wp/m2 2,7 N (SENSE, 2008) N N Sí, el inversor a los 10 años. GaBi 4 90,2 Wp/m2 1,4 34,2 (SENSE, 2008) N N Sí, el inversor a los 10 años. GaBi 4 90,2 Wp/m2 1,6 33,2 (H. K. Fthenakis, 2009) N N N BdD Ecoinvent N 0,8 18 (Ito et al., 2010) N N NA N N 2,1 50 (Dominguez-Ramos et al., 2010) N 0,5% Sí, el inversor a los 20 años. Gabi 4 N N 18,5 (Held & Ilg, 2011) N 0,5% N GaBi 0,72 m2 1,1 30 (Held & Ilg, 2011) N 0,5% N GaBi 0,72 m2 0,85 21 (Held & Ilg, 2011) N 0,5% N GaBi 0,72 m2 0,7 19 (Laleman et al., 2011) 3 kWp N N Eco-Indicator 99 71 Wp/m2 3,9 70 (de Wild-Scholten, 2011) N 0,67% N SimaPro 7.3 N 0,8 19 (Cucchiella & Dadamo, 2012) N N NA N 100 Wp/m2 2,1 92 (Cucchiella & Dadamo, 2012) N N NA N 100 Wp/m2 2,0 84 46 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 43 Instalaciones de teleruro de cadmio III – 2/3 Autor/es Instalación Degradación anual Reemplazamientos Sistema de implementación Área total/Área módulo EPBT (años) GHG (g CO2-eq/kWh) (Cucchiella & Dadamo, 2012) N N NA N 100 Wp/m2 1,8 79 (Peng & Lu, 2013) 5970 kWp NG Sí, los componentes electrónicos del inversor a los 15 años. N 110,05 Wp/m2 1,9 31 (Darling & You, 2013) NG NG N N NG 0,65 16 (Halasah et al., 2013) NG 1,0% 2 sustituciones del inversor. N NG 1,2 42 (Halasah et al., 2013) NG 1,0% 2 sustituciones del inversor. N NG 1,7 55,2 (Carnevale et al., 2014) 87,5 Wp N Sí, el inversor a los 15 años. Eco Indicator 95 121,5 Wp/m2 0,92 60,2 (Carnevale et al., 2014) 87,5 Wp N Sí, el inversor a los 15 años. Eco Indicator 95 121,5 Wp/m2 1,05 NG (H. Kim et al., 2014) 100 kWp NG N Base de datos EcoInvent 112 Wp/m2 0,94 15,1 (Bhandari et al., 2015) NG 0,5% N JMP software NG 1,0 N (Hengevoss et al., 2016) N 0,67% N Ecoinvent 2.2 N 0,71 9 (Hengevoss et al., 2016) N 0,67% N Ecoinvent 2.2 N 0,72 13,1 (Dahiya & Vogt, 2016) 3 kWp N N EcoInvent 3.1 134,4 Wp/m2 0,71 16,78 (Burg et al., 2017) NG NG N N NG 2,0 30 (Burg et al., 2017) NG NG N N NG 1,1 20 (Burg et al., 2017) NG NG N N NG 0,95 15 (Perez-Gallardo et al., 2018a) NG N Sí, el inversor a los 10 años. Software SimaPro 7.3 y base de datos GaBi 4 114,7 Wp/m2 1,346 52,548 47 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 44 Instalaciones de teleruro de cadmio III – 3/3 Autor/es Instalación Degradación anual Reemplazamientos Sistema de implementación Área total/Área módulo EPBT (años) GHG (g CO2-eq/kWh) (Perez-Gallardo et al., 2018a) NG N Sí, el inversor a los 10 años. Software SimaPro 7.3 y base de datos GaBi 4 114,7 Wp/m2 1,297 50,686 (Rajput et al., 2018) 3,2 kW N N N 111,11 Wp/m2 3,6 NG (Perez-Gallardo et al., 2018b) NG N Sí, el inversor a los 10 años. SimaPro 7.3 82,50 Wp/módulo 1,31 51,67 48 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas 4.4 Silicio amorfo Tabla 45 Instalaciones de silicio amorfo I 1/2 Autor/es Año de publicación Eficiencia del módulo Irradiación (kWh/m2·año) PR Montaje Tiempo de vida (años) Fmix (kg CO2-eq/kWh) Mix energético Coeficiente de conversión (MJel/MJp) (Pacca et al., 2007) 2007 6,3% 1359 N RT 20 N EE. UU. N (Ito et al., 2008) 2008 6,9% 2017 0,771 RT 30 N N N (Jungbluth et al., 2008) 2008 6,5% 1117 0,75 RT 30 N UCTE 2004 N (SENSE, 2008) 2008 5,5% 1700 N RT 20 N UCTE N (SENSE, 2008) 2008 5,5% 1700 N GM 20 N UCTE N (Dominguez-Ramos et al., 2010) 2010 7,0% 1825 0,78 N 30 0,511 España N (Laleman et al., 2011) 2011 6,5% 950 0,75 RT 30 0,33 Bélgica 0,35 (Peng & Lu, 2013) 2013 7,0% 1333 0,75 RT 30 0,671 China 0,31 (Halasah et al., 2013) 2013 6,0% 2150 NG RT 30 N UCTE 0,32 (Halasah et al., 2013) 2013 6,0% 2150 NG GM 30 N UCTE 0,32 (H. Kim et al., 2014) 2014 6,45% 1810,4 0,80 GM 30 0,613 Malasia N (Bhandari et al., 2015) 2015 6,3% 1700 0,75 RT/GM 30 NG NG 0,35 (Huang & Yu, 2017) 2017 6,6% 928,89 0,75 RT 30 N N 0,35 (Huang & Yu, 2017) 2017 6,6% 1161,11 0,75 RT 30 N N 0,35 (Huang & Yu, 2017) 2017 6,6% 1393,33 0,75 RT 30 N N 0,35 (Huang & Yu, 2017) 2017 6,6% 1625,56 0,75 RT 30 N N 0,35 55 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 52 Instalaciones CIS/CIGS I – 2/2 Autor/es Año de publicación Eficiencia del módulo Irradiación (kWh/m2·año) PR Montaje Tiempo de vida (años) Fmix (kg CO2-eq/kWh) Mix energético Coeficiente de conversión (MJel/MJp) (Halasah et al., 2013) 2013 12,0% 2150 NG RT 30 N UCTE 0,32 (Halasah et al., 2013) 2013 12,0% 2150 NG GM 30 N UCTE 0,32 (Carnevale et al., 2014) 2014 12,6% 1559 0,85 RT 25 N Italia 0,37 (Carnevale et al., 2014) 2014 12,6% 1559 0,85 RT 25 N Italia 0,37 (H. Kim et al., 2014) 2014 10,0% 1810,4 0,80 GM 30 0,613 Malasia N (Bhandari et al., 2015) 2015 11,5% 1700 0,75 RT/GM 30 NG NG 0,35 (Dahiya & Vogt, 2016) 2016 15,97% 1700 0,75 RT 30 N N NG (Amarakoon et al., 2018) 2018 13,0% 763 0,85 RT 20 NG Nueva York N (Amarakoon et al., 2018) 2018 14,0% 1409,7 0,89 RT 25 NG Nueva York N (Amarakoon et al., 2018) 2018 17,0% 2180 0,95 RT 30 NG Nueva York N (Soares et al., 2018) 2018 20,0% 1825 N N 20 N N N (Perez-Gallardo et al., 2018b) 2018 12,2% 1000 0,92 GM 20 N N N 56 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 53 Instalaciones CIS/CIGS II – 1/2 Autor/es Energía Primaria Generación eléctrica GHG evitados Fabricación del módulo Inversor Transporte BOS Reciclado Desmantelamiento Preparación Total (Raugei et al., 2007) 27700 MJp/kWp N N N NA NA N 21900 MJp/kWp N N (Ito et al., 2008) 9831 MJp/kW N 2989 MJp/kW N NA NA N 26823 MJp/kW 162·106 kWh/año N (SENSE, 2008) 2500MJp/m2 N N N NG N N 2635 MJp/m2 173 kWh/año N (SENSE, 2008) 2500 MJp/m2 N N N NG N N 3031 MJp/m2 178 kWh/año N (Jungbluth et al., 2008) 18600 MJp/kWp N N N NG N N 27200 MJp/kWp N N (Ito et al., 2010) 12000 MJp/kW N 3333 MJp/kW N NA NA N 29637 MJp/kW N N (Dominguez-Ramos et al., 2010) N N N N N N N N N N (Laleman et al., 2011) N N N N N N N 3200 MJp/m2 N N (Ito et al., 2011) 12500 MJp/kW 1200 MJp/kW N N N N N 23000 MJp/kW N N (Ito et al., 2011) 9500 MJp/kW 1200 MJp/kW N N N N N 19000 MJp/kW N N (de Wild-Scholten, 2011) N N N N NG N N N N N (Cucchiella & Dadamo, 2012) 529 MJ/m2 48 MJ/m2 58 MJ/m2 590 MJ/m2 NA 36 MJ/m2 N 1260MJ/m2 1262 kWh/año 669 kg CO2-eq/año (Cucchiella & Dadamo, 2012) 529 MJ/m2 48 MJ/m2 58 MJ/m2 590 MJ/m2 NA 36 MJ/m2 N 1260MJ/m2 1379 kWh/año 731 kg CO2-eq/año (Cucchiella & Dadamo, 2012) 529 MJ/m2 48 MJ/m2 58 MJ/m2 590 MJ/m2 NA 36 MJ/m2 N 1260MJ/m2 1481 kWh/año 785 kg CO2-eq/año 57 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 54 Instalaciones CIS/CIGS II – 2/2 Autor/es Energía Primaria Generación eléctrica GHG evitados Fabricación del módulo Inversor Transporte BOS Reciclado Desmantelamiento Preparación Total (Peng & Lu, 2013) 1684 MJp/m2 203 MJp/m2 90 MJp/m2 1050 MJp/m2 NG 150 MJp/m2 N 3177 MJp/m2 105 kWh/año 625,1 kg CO2- eq/kWp (Halasah et al., 2013) 2628 MJp/m2 450 MJp/m2 NG 1512 MJp/m2 NA NA N 4592 MJp/m2 223 kWh/m2·año N (Halasah et al., 2013) 2628 MJp/m2 450 MJp/m2 NG 2592 MJp/m2 NA NA N 5670 MJp/m2 223 kWh/m2·año N (Carnevale et al., 2014) 1070 MJp/m2 NG NG NG NA 0,0648 MJ/m2 NG NG 167,3 kWh/m2·año N (Carnevale et al., 2014) 1070 MJp/m2 NG NG NG 34,56 MJp/m2 0,0648 MJ/m2 NG NG 167,3 kWh/m2·año N (H. Kim et al., 2014) NG N N N N N N NG 144,832 kWh/m2·año N (Bhandari et al., 2015) 1653 MJ/m2 NG NG 623 MJ/m2 NG NG NG NG 146,6 kWh/m2·año NG (Dahiya & Vogt, 2016) 1515,2 MJp/m2 389,6 MJp/m2 NG 259,8 MJp/m2 NG NG NG 2164,61 MJp/m2 NG N (Amarakoon et al., 2018) NG NG NA NG NA NA NA NG 73 kWh/m2·año N (Amarakoon et al., 2018) 56212,2 MJp/kW NG NA 2128,68 MJp/kW NA NA NA 60391,44 MJp/kW 156,1 kWh/m2·año N (Amarakoon et al., 2018) NG NG NA NG NA NA NA NG 327,7 kWh/m2·año N (Soares et al., 2018) 2109 MJp/m2 N N N N N N NG 1 kWh/año N (Perez-Gallardo et al., 2018b) NG NA NA NA NA NA NA NG 1625,54 MWh/año NG 58 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 55 Instalaciones CIS/CIGS III – 1/2 Autor/es Instalación Degradación anual Reemplazamientos Sistema de implementación Área total/Área módulo EPBT (años) GHG (g CO2-eq/kWh) (Raugei et al., 2007) N N N SUMMA N 2,8 95 (Ito et al., 2008) 103,7 MW NA NA N N 1,6 10,5 (SENSE, 2008) N N Sí, el inversor a los 10 años. GaBi 4 112 Wp/m2 1,3 43 (SENSE, 2008) N N Sí, el inversor a los 10 años. GaBi 4 112 Wp/m2 1,5 41,7 (Jungbluth et al., 2008) 3 kWp N Sí, el inversor a los 15 años. N 107 Wp/m2 2,8 N (Ito et al., 2010) N N NA N N 1,8 46 (Dominguez-Ramos et al., 2010) N 0,5% Sí, el inversor a los 20 años. Gabi 4 N N 33,5 (Laleman et al., 2011) 3 kWp N N Eco-Indicator 99 106 Wp/m2 4,0 70 (Ito et al., 2011) 30 kW 0,5% Sí, el inversor a los 15 años. JEMAI-LCA N 1,7 36 (Ito et al., 2011) 3 kW 0,5% Sí, el inversor a los 15 años. JEMAI-LCA N 1,4 31 (de Wild-Scholten, 2011) N 0,67% N SimaPro 7.3 N 1,3 31 (Cucchiella & Dadamo, 2012) N N NA N 100 Wp/m2 2,8 90 (Cucchiella & Dadamo, 2012) N N NA N 100 Wp/m2 2,5 83 (Cucchiella & Dadamo, 2012) N N NA N 100 Wp/m2 2,4 77 (Peng & Lu, 2013) 5970 kWp NG Sí, los componentes electrónicos del inversor a los 15 años. N 110,05 Wp/m2 2,6 36 59 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 56 Instalaciones CIS/CIGS III – 2/2 Autor/es Instalación Degradación anual Reemplazamientos Sistema de implementación Área total/Área módulo EPBT (años) GHG (g CO2-eq/kWh) (Halasah et al., 2013) NG 1,0% 2 sustituciones del inversor. N NG 2,0 32,5 (Halasah et al., 2013) NG 1,0% 2 sustituciones del inversor. N NG 2,5 44,5 (Carnevale et al., 2014) 135 Wp N Sí, el inversor a los 15 años. Eco Indicator 95 126,1 Wp/m2 0,97 NG (Carnevale et al., 2014) 135 Wp N Sí, el inversor a los 15 años. Eco Indicator 95 126,1 Wp/m2 0,54 37,1 (H. Kim et al., 2014) 100 kWp NG N Base de datos EcoInvent 100 Wp/m2 N 37,9 (Bhandari et al., 2015) NG 0,5% N JMP software NG 1,7 N (Dahiya & Vogt, 2016) 3 kWp N N EcoInvent 3.1 155,1 Wp/m2 1,19 26,15 (Amarakoon et al., 2018) N 1,5% N Gabi6 NG NG 34 (Amarakoon et al., 2018) N 1,0% N Gabi6 140 Wp/m2 1,91 12,5 (Amarakoon et al., 2018) N 0,5% N Gabi6 NG NG 5 (Soares et al., 2018) NG N N Software OpenLCA 1.6.3. Eco Indicator 99 (base de datos Ecoinvent 3.3) 224 Wp/módulo 1,6 8 (Perez-Gallardo et al., 2018b) NG N Sustitución del inversor a los 10 años. SimaPro 7.3 82,50 Wp/módulo 1,72 58,54 60 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas 4.6 Ribbon-Si Tabla 57 Instalaciones de Ribbon-Si I Autor/es Año de publicación Eficiencia del módulo Irradiación (kWh/m2·año) PR Montaje Tiempo de vida (años) Fmix (kg CO2-eq/kWh) Mix energético Coeficiente de conversión (MJel/MJp) (Alsema & de Wild- Scholten, 2006) 2006 12,0% 1700 0,75 RT 30 0,48 UCTE 0,31 (Alsema, 2006) 2006 11,5% 1700 0,75 RT 30 N UCTE N (Fthenakis & Alsema, 2006) 2006 N 1700 0,75 RT 30 N Europa N (Jungbluth et al., 2008) 2008 12,0% 1117 0,75 RT 30 N UCTE 2004 N (Dominguez-Ramos et al., 2010) 2010 12,0% 1825 0,78 N 30 0,511 España N (Laleman et al., 2011) 2011 12,0% 950 0,75 RT 30 0,33 Bélgica 0,35 (Darling & You, 2013) 2013 8,0% 1700 0,75 RT N N N N (Halasah et al., 2013) 2013 13,2% 2150 NG RT 30 N UCTE 0,32 (Halasah et al., 2013) 2013 13,2% 2150 NG GM 30 N UCTE 0,32 (H. Kim et al., 2014) 2014 15,0% 1810,4 0,80 GM 30 0,613 Malasia N (Soares et al., 2018) 2018 18,5% 1825 N N 20 N N N 61 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 58 Instalaciones de Ribbon-Si II Autor/es Energía Primaria Generación eléctrica GHG evitados Fabricación del módulo Inversor Transporte BOS Reciclado Desmantelamiento Preparación Total (Alsema & de Wild- Scholten, 2006) 2600 MJp/m2 1930 MJp/kWp N N NA NA N N N N (Alsema, 2006) N N N N NA N N N N N (Fthenakis & Alsema, 2006) N N N 542 MJ/m2 N N N N N N (Jungbluth et al., 2008) 17800 MJp/kWp N N N NG N N 25800 MJp/kWp N N (Dominguez-Ramos et al., 2010) N N N N N N N N N N (Laleman et al., 2011) N N N N N N N 4000 MJp/m2 N N (Darling & You, 2013) NG N N N N N N NG 102 kWh/m2·año NG (Halasah et al., 2013) 1584 MJp/m2 450 MJp/m2 NG 1656 MJp/m2 NA NA N 3690 MJp/m2 242 kWh/m2·año N (Halasah et al., 2013) 1584 MJp/m2 450 MJp/m2 NG 2736 MJp/m2 NA NA N 4770 MJp/m2 242 kWh/m2·año N (H. Kim et al., 2014) NG N N N N N N NG 217,248 kWh/m2·año N (Soares et al., 2018) 2824 MJp/m2 N N N N N N NG 1 kWh/año N 62 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 59 Instalaciones de Ribbon-Si III Autor/es Instalación Degradación anual Reemplazamientos Sistema de implementación Área total/Área módulo EPBT (años) GHG (g CO2-eq/kWh) (Alsema & de Wild- Scholten, 2006) 1 kWp N Sí, el inversor a los 15 años. SimaPro v6.04 N 1,7 30 (Alsema, 2006) NG N Sí, el inversor a los 15 años. SimaPro 7 N 1,7 29 (Fthenakis & Alsema, 2006) N N N N N 1,7 30 (Jungbluth et al., 2008) 3 kWp N Sí, el inversor a los 15 años. N 120 Wp/m2 2,7 N (Dominguez-Ramos et al., 2010) N 0,5% Sí, el inversor a los 20 años. Gabi 4 N N 30 (Laleman et al., 2011) 3 kWp N N Eco-Indicator 99 120 Wp/m2 4,0 67 (Darling & You, 2013) NG NG N N NG 1,4 22 (Halasah et al., 2013) NG 1,0% 2 sustituciones del inversor. N NG 1,4 29,61 (Halasah et al., 2013) NG 1,0% 2 sustituciones del inversor. N NG 1,8 37,4 (H. Kim et al., 2014) 100 kWp NG N Base de datos EcoInvent 150,1 Wp/m2 N 28 (Soares et al., 2018) NG N N Software OpenLCA 1.6.3. Eco Indicator 99 (base de datos Ecoinvent 3.3) 224 Wp/módulo 2,3 NG 63 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas 4.7 HCPV Tabla 60 Instalaciones de alta concentración I – 1/2 Autor/es Año de publicación Eficiencia del módulo Irradiación (kWh/m2·año) PR Montaje Tiempo de vida (años) Fmix (kg CO2-eq/kWh) Mix energético Coeficiente de conversión (MJel/MJp) (Peharz & Dimroth, 2005) 2005 26,0% 1000 0,94 GM N NA N 0,34 (Peharz & Dimroth, 2005) 2005 26,0% 1900 0,94 GM N NA N 0,4 (Nishimura et al., 2010) 2010 18,8% 1513 NG GM 20 NA N 0,4 (Nishimura et al., 2010) 2010 18,0% 1263 NG GM 20 NA N 0,4 (V. M. Fthenakis & Kim, 2011) 2011 18,0% 2480 0,68 GM 30 NG N 0,29 (Turconi et al., 2013) 2013 37,0% 2600 NG GM 30 NG N 0,29 (Turconi et al., 2013) 2013 37,0% 2480 NG GM 30 NG N 0,29 (Turconi et al., 2013) 2013 37,0% 2570 NG GM 30 NG N 0,29 (Halasah et al., 2013) 2013 25,0% 2150 NG GM 30 N UCTE 0,32 (Halasah et al., 2013) 2013 26,0% 2150 NG GM 30 N UCTE 0,32 (Sandwell et al., 2016) 2016 30,0% 2482 0,93 GM 30 0,503 Reino Unido 0,29 (Sandwell et al., 2016) 2016 30,0% 2278 0,93 GM 30 0,291 Reino Unido 0,29 (Sandwell et al., 2016) 2016 30,0% 2668 0,93 GM 30 0,754 Reino Unido 0,29 (Sandwell et al., 2016) 2016 30,0% 2409 0,93 GM 30 0,764 Reino Unido 0,29 (Sandwell et al., 2016) 2016 30,0% 2668 0,93 GM 30 0,823 Reino Unido 0,29 (Sandwell et al., 2016) 2016 30,0% 3322 0,93 GM 30 0,441 Reino Unido 0,29 64 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 61 Instalaciones de alta concentración I – 2/2 Autor/es Año de publicación Eficiencia del módulo Irradiación (kWh/m2·año) PR Montaje Tiempo de vida (años) Fmix (kg CO2-eq/kWh) Mix energético Coeficiente de conversión (MJel/MJp) (Sandwell et al., 2016) 2016 24,1% 1794 NG GM 30 NG UCTE 0,32 (Sandwell et al., 2016) 2016 N 1825 N GM N N California N (Sandwell et al., 2016) 2016 N 2520 N GM N N Arizona N (Sandwell et al., 2016) 2016 37,0% 1794 NG GM 30 NG UCTE 0,32 (Sandwell et al., 2016) 2016 30,0% 1794 0,787 GM 30 N N N (Burg et al., 2017) 2017 27,0% 1191 0,9 RT 30 0,514 EE. UU. N (Burg et al., 2017) 2017 27,0% 1820 0,9 RT 30 0,514 EE. UU. N (Burg et al., 2017) 2017 27,0% 2094 0,9 RT 30 0,514 EE. UU. N (Corona et al., 2017) 2017 28,19% 1834 0,813 GM 20 NG Marruecos 0,3 (Corona et al., 2017) 2017 28,19% 1834 0,813 GM 25 NG Marruecos 0,3 (Corona et al., 2017) 2017 28,19% 1834 0,813 GM 30 NG Marruecos 0,3 (Ziemińska-stolarska et al., 2021) 2021 29,0% 2207 N N 25 N Madrid N (Ziemińska-stolarska et al., 2021) 2021 29,0% N N N 25 N Lyon N 71 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas reciclaje…, y todas aquellas etapas correspondientes al ciclo de vida de la instalación. Este índice resulta útil a la hora de realizar comparaciones entre distintas tecnologías, evaluando la efectividad de estas en términos de calentamiento global. Se define como: ( ) 2 2 2 ( ) · g CO eq Emisión total de CO eq en el ciclo de vida g CO eq GHG kWh kWh Generación eléctrica anual Tiempo de vida años año − − −  =      (6-5) Por un lado, las emisiones durante el ciclo de vida dependen principalmente del mix energético (ME) y del factor de emisión (Fmix, expresado en kg CO2-eq/kWh). Estos parámetros varían en función de cada país y del año considerado, por lo que el lugar de producción de los paneles influye notablemente en el impacto ambiental de este tipo de instalaciones. Por otro lado, la generación eléctrica anual ya ha sido comentada anteriormente. Por lo tanto, se puede concluir estableciendo que las emisiones de gases de efecto invernadero dependen fundamentalmente de las siguientes variables: ( ) , , , , , , mix PV n GHG ME F I A PR d tiempo de vida  = (6-6) 5.1.7 ERF También resulta conveniente hablar del índice ERF o factor de retorno energético, ya que este se utilizará a partir de ahora como una variable más en la comparación de los diferentes estudios. Esto se debe a que es necesario tener presente la influencia de la duración en los diferentes estudios. Se define como el cociente entre el tiempo de vida de la instalación y el tiempo de retorno energético. Representa la cantidad de veces que el sistema genera la energía que ha sido consumida en su producción. Es un parámetro adimensional. ( ) ( ) Tiempo de vida años ERF EPBT años = (6-7) Como se puede comprobar en la ecuación (6-7), el ERF y el EPBT son inversamente proporcionales. Por lo tanto, se puede decir que este índice depende de las mismas variables que el tiempo de retorno energético, además del tiempo de vida de la instalación: ( ) , , , , , , , , , , , , , fab inv trans BOS rec des ter PV n ERF E E E E E E E C I A PR d tiempo de vida  = (6-8) 5.1.8 GPBT Cabe comentar también un índice paralelo al EPBT, pero relacionado con las emisiones evitadas, el cual se conoce como GPBT: tiempo de retorno de las emisiones de los GHG. Se define como: emitidos evitados GHG GPBT GHG = (6-9) Donde GHGemitidos, serán los generados por todas las etapas del ciclo de vida del sistema consideradas y los GHGevitados son los correspondientes a la generación eléctrica de la instalación durante un año, en función del país sobre el que se realizan los cálculos y su mix energético particular. Todas las emisiones expresadas en kg CO2-eq. 5.2 Resumen de las variables 5.2.1 Silicio monocristalino A continuación, en las siguientes tablas, se resume el análisis de los estudios de instalaciones que utilizan módulos de silicio monocristalino: 72 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 66 Resumen de las variables (mono-Si) I Autor Eficiencia del módulo P.R. Tiempo de vida (años) Irradiación (kWh/m2·año) EPBT (años) GHG (g CO2- eq/kWh) Año de publicación (Alsema & de Wild- Scholten, 2006) 14,0% 0,75 30 1700 2,7 45 2006 (Alsema, 2006) 14,0% 0,75 30 1700 2,1 35 2006 (Kannan et al., 2006) 11,9% N 25 NG 6,7 217 2006 (Fthenakis & Alsema, 2006) NG 0,75 30 1700 2,7 45 2006 (Jungbluth et al., 2008) 14,0% 0,75 30 1117 3,3 N 2008 (Ito et al., 2010) NG 0,78 NG 1702 2,5 50 2010 (Dominguez-Ramos et al., 2010) 15,0% 0,78 30 1825 NG 36 2010 (Lu & Yang, 2010) 13,3% NG 20 NG 7,3 671 2010 (Laleman et al., 2011) 14,0% 0,75 30 950 4,9 80 2011 (Ito et al., 2011) 13,2% N 30 1725 3,0 52 2011 (Ito et al., 2011) 12,6% N 30 1725 3,0 52 2011 (Ito et al., 2011) 12,6% N 30 1725 3,3 56 2011 (Ito et al., 2011) 11,8% N 30 1725 3,4 58 2011 (Ito et al., 2011) 12,0% N 30 1725 3,8 67 2011 (Ito et al., 2011) 12,0% N 30 1725 3,7 65 2011 (de Wild-Scholten, 2011) 14,4% 0,75 30 1700 1,7 34 2011 (Cucchiella & Dadamo, 2012) 16,0% 0,75 20 1383 2,8 84 2012 (Cucchiella & Dadamo, 2012) 16,0% 0,75 20 1511 2,6 77 2012 (Cucchiella & Dadamo, 2012) 16,0% 0,75 20 1623 2,4 71 2012 (Peng & Lu, 2013) 16,0% 0,75 30 1333 3,0 47 2013 (Darling & You, 2013) 14,0% 0,75 N 1700 2,35 38 2013 (Halasah et al., 2013) 14,0% NG 30 2150 1,8 31,9 2013 (Halasah et al., 2013) 14,0% NG 30 2150 2,3 37,2 2013 (B. ju Kim et al., 2014) 15,96% 0,80 30 1310,35 4,65 41,8 2014 73 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 67 Resumen de las variables (mono-Si) II Autor Eficiencia del módulo P.R. Tiempo de vida (años) Irradiación (kWh/m2·año) EPBT (años) GHG (g CO2- eq/kWh) Año de publicación (B. ju Kim et al., 2014) 27,6% 0,80 30 1310,35 2,97 27,5 2014 (Carnevale et al., 2014) 14,9% 0,85 25 1559 2,8 NG 2014 (Carnevale et al., 2014) 14,9% 0,85 25 1559 0,2 59,3 2014 (H. Kim et al., 2014) 15,4% 0,80 30 1810,4 N 38,7 2014 (Bhandari et al., 2015) 13,0% 0,75 30 1700 4,1 N 2015 (Dahiya & Vogt, 2016) 16,8% 0,75 30 1700 2,07 40,92 2016 (Huang & Yu, 2017) 14,0% 0,75 30 928,89 7,4 N 2017 (Huang & Yu, 2017) 14,0% 0,75 30 1161,11 5,9 N 2017 (Huang & Yu, 2017) 14,0% 0,75 30 1393,33 5,0 N 2017 (Huang & Yu, 2017) 14,0% 0,75 30 1625,56 4,2 N 2017 (Huang & Yu, 2017) 14,0% 0,75 30 1855,56 3,7 N 2017 (Burg et al., 2017) 14,0% 0,75 30 1191 3,8 62,5 2017 (Burg et al., 2017) 14,0% 0,75 30 1820 2,3 40 2017 (Burg et al., 2017) 14,0% 0,75 30 2094 2,1 35 2017 (Perez-Gallardo et al., 2018a) 20,1% 0,92 20 NG 1,753 52,621 2018 (Perez-Gallardo et al., 2018a) 20,1% 0,92 20 NG 0,961 41,635 2018 (Perez-Gallardo et al., 2018b) 20,1% 0,92 20 1000 1,73 52,1 2018 (Soares et al., 2018) 23,5% N 20 1825 2,9 17,25 2018 (Ludin et al., 2018) 15,7% NA 25 1139 0,42 5,6 2018 (Ludin et al., 2018) 15,7% NA 25 2453 0,91 12,07 2018 (Ludin et al., 2018) 17,0% 0,75 25 1600 1,7 65,2 2018 (Ludin et al., 2018) 17,0% 0,70 25 1200 2,3 87,3 2018 (Müller et al., 2021) 19,79% 0,75 30 1391 N 25,9 2021 (Müller et al., 2021) 19,79% 0,75 30 1391 N 18,5 2021 (Müller et al., 2021) 19,79% 0,75 30 1391 N 15,2 2021 (Müller et al., 2021) 19,79% 0,85 25,44 1391 N 29,9 2021 74 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 68 Resumen de las variables (mono-Si) III Autor Eficiencia del módulo P.R. Tiempo de vida (años) Irradiación (kWh/m2·año) EPBT (años) GHG (g CO2- eq/kWh) Año de publicación (Müller et al., 2021) 19,79% 0,85 25,44 1391 N 21,4 2021 (Müller et al., 2021) 19,79% 0,85 25,44 1391 N 17,6 2021 (Mohd Nordin et al., 2021) 21,2% 0,75 27,4125 1695,72 N 73,82 2021 (Mohd Nordin et al., 2021) 18,9% 0,75 27,1575 1695,72 N 74,52 2021 (Mohd Nordin et al., 2021) 17,78% 0,75 26,055 1695,72 N 77,67 2021 (Mohd Nordin et al., 2021) 21,2% 0,766 27,4125 1695,72 N 72,28 2021 (Mohd Nordin et al., 2021) 18,9% 0,749 27,1575 1695,72 N 74,61 2021 (Mohd Nordin et al., 2021) 17,78% 0,735 26,055 1695,72 N 79,25 2021 (Mohd Nordin et al., 2021) 21,2% 0,766 30 1695,72 N 66,05 2021 (Mohd Nordin et al., 2021) 18,9% 0,749 30 1695,72 N 67,55 2021 (Mohd Nordin et al., 2021) 17,78% 0,735 30 1695,72 N 68,83 2021 Valor medio 16,32% 0,7744 27,50 1586,61 3,07 64,37 - Seguidamente, se muestran varias figuras representativas del rango de valores de las variables que aparecen en la tabla resumen adjuntada, así como el rango del ERF y la generación eléctrica anual del sistema, ambos calculados a partir de los datos proporcionados por los estudios: Figura 2 Rango de las variables analizadas (mono-Si) I 11,8 70 20 27,6 92 30 Efficiency (%) PR (%) Lifetime (years) 75 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Figura 3 Rango de las variables analizadas (mono-Si) II Figura 4 Rango de las variables analizadas (mono-Si) III Debido a que la mayoría de los estudios analizados aportan la suficiente información para poder calcular el EPBT y el ERF, se van a representar estos índices en función de la generación eléctrica anual. Cabe esperar que, a mayor generación eléctrica anual, se produzca una reducción del tiempo de retorno energético, ya que, tal y como se expresa en la ecuación (6-1), ambos son inversamente proporcionales. En la Figura 5Figura 5 Evolución del EPBT en función de la generación eléctrica anual (mono-Si) se puede apreciar que esta tendencia se cumple con carácter general. No obstante, existen ciertos valores divergentes como es el caso de (Huang & Yu, 2017), que destaca por tener el valor más elevado correspondiente a un EPBT de 7,4 años. Por el contrario, de igual forma, es relevante el caso de (Carnevale et al., 2014), el cual a pesar de tener una generación eléctrica de 197,45 kWh/m2·año presenta un EPBT prácticamente nulo de 0,2 años. Por último, cabe comentar que en la representación se diferencia entre los dos periodos de tiempo considerados en el estudio al completo, como ya se ha comentado anteriormente. Como se puede observar, la tendencia de ambos es similar, existiendo una ligera reducción el periodo más reciente (2013-2022). Esto hace referencia al desarrollo tecnológico que se está produciendo en esta tecnología, la cual parece evolucionar hacia valores cada vez más eficientes. 928,89 97,533 2453 289,325 Irradiation (kWh/m²·year) Annual electricity generation (kWh/m²·year) 7,4 671 125 0,2 5,6 2,74 EPBT (years) GHG (g CO₂-eq/kWh) ERF (-) 76 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Figura 5 Evolución del EPBT en función de la generación eléctrica anual (mono-Si) Por otro lado, en cuanto al factor de retorno energético, este sigue una evolución opuesta al EPBT, como era de esperar, ya que en la ecuación (6-7) se puede observar que ambos son inversamente proporcionales. Es decir, tal y como se aprecia en la Figura 6, a mayor generación eléctrica anual, mayor factor de retorno energético. No obstante, al igual que ocurría en el EPBT, existen valores que se salen de la tendencia general. Concretamente, cabe destacar el caso de (Carnevale et al., 2014), mencionado recientemente debido a su bajo valor del EPBT. Por este motivo, como se ha comentado, los bajos valores del tiempo de retorno energético se traducen en elevados valores del ERF, como sucede en este caso, obteniéndose en este estudio un ERF de 125. Para poder representar de forma razonable la evolución del factor de retorno energético en función de la generación eléctrica anual, este valor no se ha incluido en la representación, como se puede apreciar en la figura. Sin embargo, sí se ha tenido en consideración a la hora de realizar el análisis, como se puede observar en la Figura 4, pues en el rango del ERF este valor corresponde al límite superior. De igual forma, se ha diferenciado entre la base de datos completa y la base de datos correspondiente al periodo de 2013-2022, teniendo ambos una evolución muy similar. Figura 6 Evolución del ERF en función de la generación eléctrica anual (mono-Si) Finalmente, se representa la evolución de las emisiones de gases de efecto invernadero en función de la generación eléctrica anual. En Figura 7 se puede observar cómo al aumentar la producción eléctrica, disminuyen las emisiones por kWh. Esta tendencia era la esperada, pues como se expresó en la ecuación (6-7), ambos son inversamente proporcionales. A su vez, se aprecia que en los últimos años se ha evolucionado hacia instalaciones con menores emisiones, 0 1 2 3 4 5 6 7 8 60 110 160 210 260 310 EPBT (years) Annual electricity generation (kWh/m2·year) Full database Database 2013-2022 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 50 100 150 200 250 300 ERF (-) Annual electricity generation (kWh/m2·year) Full database Database 2013-2022 77 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas pues, a pesar de que los dos periodos de tiempo considerados presentan una evolución semejante, a partir de 2013 los valores de los GHG emitidos presentan una reducción destacable. Ello puede estar provocado por los menores requerimientos energéticos y las mayores eficiencias de conversión, que se traducen en unas menores emisiones para un mismo valor de generación eléctrica. De igual forma, no todos los estudios analizados siguen la misma tendencia, existiendo casos distintivos. Concretamente, el caso de (Lu & Yang, 2010), que destaca por sus enormes emisiones de 671 g CO2-eq/kWh. Este valor no se ha incluido en la gráfica, pues se ha procurado obtener una representación razonable. No obstante, sí se ha tenido en consideración a la hora de realizar el análisis, como se puede observar en la Figura 4, pues en el rango de las emisiones de GHG este valor corresponde al límite superior. Figura 7 Evolución de las emisiones de GHG en función de la generación eléctrica anual (mono-Si) 5.2.2 Silicio policristalino A continuación, en las siguientes tablas, se resume el análisis de los estudios de instalaciones que utilizan módulos de silicio policristalino: Tabla 69 Resumen de las variables (poli-Si) I Autor Eficiencia del módulo P.R. Tiempo de vida (años) Irradiación (kWh/m2·año) EPBT (años) GHG (g CO2- eq/kWh) Año de publicación (Alsema & de Wild- Scholten, 2006) 13,2% 0,75 30 1700 2,2 35 2006 (Alsema, 2006) 13,2% 0,75 30 1700 1,9 32 2006 (Fthenakis & Alsema, 2006) 13,2% 0,75 30 1700 2,2 37 2006 (Pacca et al., 2007) 12,9% N 20 1359 7,5 72,4 2007 (Raugei et al., 2007) 14,0% 0,75 20 1700 5,5 167 2007 (Raugei et al., 2007) 14,0% 0,75 20 1700 2,4 72 2007 (Raugei et al., 2007) 14,0% 0,75 20 1700 2,5 57 2007 (Ito et al., 2008) 12,8% 0,78 30 2017 1,9 12,1 2008 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 90 140 190 240 290 340 GHG (g CO2-eq/kWh) Annual electricity generation (kWh/m2·year) Full database Database 2013-2022 78 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 70 Resumen de las variables (poli-Si) II Autor Eficiencia del módulo P.R. Tiempo de vida (años) Irradiación (kWh/m2·año) EPBT (años) GHG (g CO2- eq/kWh) Año de publicación (Ito et al., 2008) 15,8% 0,78 30 2017 1,5 9,4 2008 (Stoppato, 2008) 16,0% N 28 890 6,5 N 2008 (Stoppato, 2008) 16,0% N 28 1000 6,0 N 2008 (Stoppato, 2008) 16,0% N 28 1754 3,4 N 2008 (Jungbluth et al., 2008) 13,2% 0,75 30 1117 2,9 N 2008 (Ito et al., 2010) N 0,78 N 1702 2,0 43 2010 (Dominguez-Ramos et al., 2010) 13,0% 0,78 30 1825 N 33,5 2010 (Laleman et al., 2011) 13,2% 0,75 30 950 4,3 70 2011 (Ito et al., 2011) 12,6% N 30 1725 2,6 46 2011 (Ito et al., 2011) 14,0% N 30 1725 2,2 40 2011 (Ito et al., 2011) 13,2% N 30 1725 2,3 41 2011 (Ito et al., 2011) 12,3% N 30 1725 2,3 41 2011 (Ito et al., 2011) 13,0% N 30 1725 2,3 31 2011 (Ito et al., 2011) 12,4% N 30 1725 2,5 44 2011 (Ito et al., 2011) 13,5% N 30 1725 2,2 38 2011 (de Wild-Scholten, 2011) 14,1% 0,75 30 1700 1,7 33 2011 (Desideri et al., 2012) 14,8% 0,80 25 N 2,9 N 2012 (Cucchiella & Dadamo, 2012) 13,0% 0,75 20 1383 2,9 85 2012 (Cucchiella & Dadamo, 2012) 13,0% 0,75 20 1511 2,7 78 2012 (Cucchiella & Dadamo, 2012) 13,0% 0,75 20 1623 2,5 72 2012 (Peng & Lu, 2013) 15,0% 0,75 30 1333 2,7 43 2013 (Darling & You, 2013) 13,2% 0,75 N 1700 1,85 29 2013 (Halasah et al., 2013) 13,5% NG 30 2150 1,8 35,8 2013 (Halasah et al., 2013) 13,5% NG 30 2150 2,3 43,1 2013 (B. ju Kim et al., 2014) 14,91% 0,80 30 1310,35 3,68 31,5 2014 (B. ju Kim et al., 2014) 20,4% 0,80 30 1310,35 3,11 25,8 2014 79 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 71 Resumen de las variables (poli-Si) III Autor Eficiencia del módulo P.R. Tiempo de vida (años) Irradiación (kWh/m2·año) EPBT (años) GHG (g CO2- eq/kWh) Año de publicación (Carnevale et al., 2014) 14,9% 0,85 25 1559 2,3 NG 2014 (Carnevale et al., 2014) 14,9% 0,85 25 1559 0,45 46,7 2014 (H. Kim et al., 2014) 13,5% 0,8 30 1810,4 N 36,2 2014 (Bhandari et al., 2015) 12,3% 0,75 30 1700 3,1 N 2015 (Hengevoss et al., 2016) 14,1% 0,75 30 1800 1,32 20,6 2016 (Hengevoss et al., 2016) 14,1% 0,75 30 1800 1,56 41,3 2016 (Dahiya & Vogt, 2016) 15,58% 0,75 30 1700 1,47 31,27 2016 (Wu et al., 2017) 17,5% 0,835 30 2017 2,3 N 2017 (Huang & Yu, 2017) 13,2% 0,75 30 928,89 6,3 N 2017 (Huang & Yu, 2017) 13,2% 0,75 30 1161,11 5,0 N 2017 (Huang & Yu, 2017) 13,2% 0,75 30 1393,33 4,2 N 2017 (Huang & Yu, 2017) 13,2% 0,75 30 1625,56 3,6 N 2017 (Huang & Yu, 2017) 13,2% 0,75 30 1855,56 3,1 N 2017 (Burg et al., 2017) 13,2% 0,75 30 1191 3,2 50 2017 (Burg et al., 2017) 13,2% 0,75 30 1820 2,1 35 2017 (Burg et al., 2017) 13,2% 0,75 30 2094 1,85 30 2017 (Soares et al., 2018) 20,5% N 20 1825 2,6 NG 2018 (Ludin et al., 2018) 14,0% 0,67 30 1797 NA 6,04 2018 (Ludin et al., 2018) 13,2% 0,75 30 1700 1,6 31,8 2018 (Ludin et al., 2018) 16,0% 0,80 25 1263,6 2,52 50,9 2018 (Ludin et al., 2018) 17,5% 0,75 25 1600 1,6 60,13 2018 (Ludin et al., 2018) 17,5% 0,70 25 1200 2,1 81 2018 (Ludin et al., 2018) 15,9% 0,785 30 1037,6 1,01 20,9 2018 (Ludin et al., 2018) 16,7% 0,785 30 1037,6 1,11 30,2 2018 (Perez-Gallardo et al., 2018b) 15,5% 0,92 20 1000 1,9 61,45 2018 (Luo et al., 2018) 15,9% 0,785 25 1580 1,11 30,2 2018 (Luo et al., 2018) 16,7% 0,785 25 1580 1,08 29,2 2018 (Luo et al., 2018) 16,2% 0,785 30 1580 1,01 20,9 2018 80 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 72 Resumen de las variables (poli-Si) IV Autor Eficiencia del módulo P.R. Tiempo de vida (años) Irradiación (kWh/m2·año) EPBT (años) GHG (g CO2- eq/kWh) Año de publicación (Rahman et al., 2019) 13,0% N 20 1752 5,34 173,42 2019 (Martinopoulos, 2020) 17,3% N 25 N N N 2020 (Szilágyi & Gróf, 2020) 16,5% 0,81 25 1200 N N 2020 (Krebs-Moberg et al., 2021) 19,9% N 30 N N N 2021 (Santoyo-Castelazo et al., 2021) 14,7% 0,75 30 1694 5,1 47,156 2021 (Mohd Nordin et al., 2022) 17,1% 0,751 30 1958,3 3,43 30,95 2022 Valor medio 14,55% 0,7679 27,6 1583,1 2,78 46,84 - Seguidamente, se muestran varias figuras representativas del rango de valores de las variables que aparecen en la tabla resumen adjuntada, así como el rango del ERF y la generación eléctrica anual del sistema, ambos calculados a partir de los datos proporcionados por los estudios: Figura 8 Rango de las variables analizadas (poli-Si) I Figura 9 Rango de las variables analizadas (poli-Si) II 12,3 67 20 20,5 92 30 Efficiency (%) PR (%) Lifetime (years) 890 91,96 2150 294,73 Irradiation (kWh/m²·year) Annual electricity generation (kWh/m²·year) 87 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Figura 19 Evolución de las emisiones de GHG en función de la generación eléctrica anual (CdTe) 5.2.4 Silicio amorfo A continuación, en las siguientes tablas, se resume el análisis de los estudios de instalaciones que utilizan módulos de silicio amorfo: Tabla 75 Resumen de las variables (a-Si) I Autor Eficiencia del módulo P.R. Tiempo de vida (años) Irradiación (kWh/m2·año) EPBT (años) GHG (g CO2- eq/kWh) Año de publicación (Pacca et al., 2007) 6,3% N 20 1359 3,2 34,3 2007 (Ito et al., 2008) 6,9% 0,771 30 2017 2,5 15,6 2008 (Jungbluth et al., 2008) 6,5% 0,75 30 1117 3,0 N 2008 (SENSE, 2008) 5,5% N 20 1700 1,3 31,4 2008 (SENSE, 2008) 5,5% N 20 1700 1,9 30,4 2008 (Dominguez-Ramos et al., 2010) 7,0% 0,78 30 1825 N 28,5 2010 (Laleman et al., 2011) 6,5% 0,75 30 950 4,2 85 2011 (Peng & Lu, 2013) 7,0% 0,75 30 1333 2,9 44 2013 (Halasah et al., 2013) 6,0% NG 30 2150 2,3 85,3 2013 (Halasah et al., 2013) 6,0% NG 30 2150 3,3 109,1 2013 (H. Kim et al., 2014) 6,45% 0,80 30 1810,4 N 40,4 2014 (Bhandari et al., 2015) 6,3% 0,75 30 1700 2,3 N 2015 (Huang & Yu, 2017) 6,6% 0,75 30 928,89 6,1 N 2017 (Huang & Yu, 2017) 6,6% 0,75 30 1161,11 4,9 N 2017 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 45 65 85 105 125 145 165 185 GHG (g CO2-eq/kWh) Annual electricity generation (kWh/m2·year) Full database Database 2013-2022 88 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 76 Resumen de las variables (a-Si) II Autor Eficiencia del módulo P.R. Tiempo de vida (años) Irradiación (kWh/m2·año) EPBT (años) GHG (g CO2- eq/kWh) Año de publicación (Huang & Yu, 2017) 6,6% 0,75 30 1393,33 4,1 N 2017 (Huang & Yu, 2017) 6,6% 0,75 30 1625,56 3,5 N 2017 (Huang & Yu, 2017) 6,6% 0,75 30 1855,56 3,0 N 2017 (Perez-Gallardo et al., 2018b) 7,5% 0,92 20 1000 1,78 67,23 2018 (Soares et al., 2018) 13,0% N 20 1825 1,6 NG 2018 Valor medio 6,81% 0,7708 27,4 1557,9 3,1 51,9 - Seguidamente, se muestran varias figuras representativas del rango de valores de las variables que aparecen en la tabla resumen adjuntada, así como el rango del ERF y la generación eléctrica anual del sistema, ambos calculados a partir de los datos proporcionados por los estudios: Figura 20 Rango de las variables analizadas (a-Si) I Figura 21 Rango de las variables analizadas (a-Si) II 5,5 75 20 13 93,1 30 Efficiency (%) PR (%) Lifetime (years) 928,89 45,98 2200 107,3 Irradiation (kWh/m²·year) Annual electricity generation (kWh/m²·year) 89 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Figura 22 Rango de las variables analizadas (a-Si) III Al igual que ocurre en las tecnologías anteriores, el tiempo de retorno energético disminuye a medida que la generación eléctrica anual aumenta. No obstante, a diferencia de ellas, en este caso, a pesar de que las evoluciones son semejantes, los valores de la base de datos de 2013-2022 son algo más elevados. Figura 23 Evolución del EPBT en función de la generación eléctrica anual (a-Si) En la Figura 24, se ha representado la evolución del factor de retorno energético en función de la generación eléctrica anual. De igual forma que en el EPBT, se aprecia que, aunque poseen evoluciones similares, los valores de la base de datos de 2013-2022 presenta una tendencia creciente más acusada. Ello podría indicar la necesidad de adquirir un mayor número de muestras que permitiesen completar ambas representaciones y así poder analizar en profundidad el origen de este fenómeno. 115,6 4,92 6,1 109,1 15,38 EPBT (years) GHG (g CO₂-eq/kWh) ERF (-) 1 2 3 4 5 6 7 40 50 60 70 80 90 100 110 EPBT (years) Annual electricity generation (kWh/m2·year) Full database Database 2013-2022 90 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Figura 24 Evolución del ERF en función de la generación eléctrica anual (a-Si) En la siguiente figura se remarca lo recientemente comentado sobre la existencia de poca información acerca de este tipo de instalaciones, pues se puede apreciar que para el periodo de 2013 a 2022 los datos aportados son escasos. Sin embargo, se observa una evolución similar a la obtenida en las tecnologías anteriores, ya que las emisiones disminuyen con una mayor generación eléctrica. Figura 25 Evolución de las emisiones de GHG en función de la generación eléctrica anual (a-Si) 5.2.5 CIS/CIGS A continuación, en las siguientes tablas, se resume el análisis de los estudios de instalaciones que utilizan módulos CIS/CIGS: Tabla 77 Resumen de las variables (CIS/CIGS) I Autor Eficiencia del módulo P.R. Tiempo de vida (años) Irradiación (kWh/m2·año) EPBT (años) GHG (g CO2- eq/kWh) Año de publicación (Raugei et al., 2007) 11,0% 0,75 20 1700 2,8 95 2007 (Ito et al., 2008) 11,0% 0,78 30 2017 1,6 10,5 2008 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 40 50 60 70 80 90 100 110 ERF (-) Annual electricity generation (kWh/m2·year) Full database Database 2013-2022 0 20 40 60 80 100 120 40 50 60 70 80 90 100 110 GHG (g CO2-eq/kWh) Annual electricity generation (kWh/m2·year) Full database Database 2013-2022 91 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 78 Resumen de las variables (CIS/CIGS) II Autor Eficiencia del módulo P.R. Tiempo de vida (años) Irradiación (kWh/m2·año) EPBT (años) GHG (g CO2- eq/kWh) Año de publicación (SENSE, 2008) 11,5% N 20 1700 1,3 43 2008 (SENSE, 2008) 11,5% N 20 1700 1,5 41,7 2008 (Jungbluth et al., 2008) 10,7% 0,75 30 1117 2,8 N 2008 (Ito et al., 2010) N 0,78 30 1702 1,8 46 2010 (Dominguez-Ramos et al., 2010) 10,0% 0,78 30 1825 N 33,5 2010 (Laleman et al., 2011) 10,7% 0,75 30 950 4,0 70 2011 (Ito et al., 2011) 8,8% N 30 1725 1,7 36 2011 (Ito et al., 2011) 11,2% N 30 1725 1,4 31 2011 (de Wild-Scholten, 2011) 11,3% 0,75 30 1700 1,3 31 2011 (Cucchiella & Dadamo, 2012) 9,5% 0,75 20 1383 2,8 90 2012 (Cucchiella & Dadamo, 2012) 9,5% 0,75 20 1511 2,5 83 2012 (Cucchiella & Dadamo, 2012) 9,5% 0,75 20 1623 2,4 77 2012 (Peng & Lu, 2013) 10,5% 0,75 30 1333 2,6 36 2013 (Halasah et al., 2013) 12,0% NG 30 2150 2,0 32,5 2013 (Halasah et al., 2013) 12,0% NG 30 2150 2,5 44,5 2013 (Carnevale et al., 2014) 12,6% 0,85 25 1559 0,97 NG 2014 (Carnevale et al., 2014) 12,6% 0,85 25 1559 0,54 37,1 2014 (H. Kim et al., 2014) 10,0% 0,80 30 1810,4 N 37,9 2014 (Bhandari et al., 2015) 11,5% 0,75 30 1700 1,7 N 2015 (Dahiya & Vogt, 2016) 15,97% 0,75 30 1700 1,19 26,15 2016 (Amarakoon et al., 2018) 13,0% 0,85 20 763 NG 34 2018 (Amarakoon et al., 2018) 14,0% 0,89 25 1409,7 1,91 12,5 2018 (Amarakoon et al., 2018) 17,0% 0,95 30 2180 NG 5 2018 (Soares et al., 2018) 20,0% N 20 1825 1,6 8 2018 (Perez-Gallardo et al., 2018b) 12,2% 0,92 20 1000 1,72 58,54 2018 Valor medio 11,91% 0,7975 26,11 1611,74 1,94 42,50 - 92 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Seguidamente, se muestran varias figuras representativas del rango de valores de las variables que aparecen en la tabla resumen adjuntada, así como el rango del ERF y la generación eléctrica anual del sistema, ambos calculados a partir de los datos proporcionados por los estudios: Figura 26 Rango de las variables analizadas (CIS/CIGS) I Figura 27 Rango de las variables analizadas (CIS/CIGS) II Figura 28 Rango de las variables analizadas (CIS/CIGS) III 8,8 75 2020 95 30 Efficiency (%) PR (%) Lifetime (years) 760 76,24 2200 352,07 Irradiation (kWh/m²·year) Annual electricity generation (kWh/m²·year) 0,54 57,14 4 95 46,3 EPBT (years) GHG (g CO₂-eq/kWh) ERF (-) 93 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas En la Figura 29 se observa que se cumple la evolución estimada del tiempo de retorno energético, observando una reducción apreciable de este en los últimos años, lo que reivindica el desarrollo producido en estas tecnologías recientemente. Además, cabe destacar algunos casos que rompen la tendencia general como (Peng & Lu, 2013) que presenta un EPBT de 2,6 años para una generación de 104,97 kWh/m2·año. Ello es debido a que, a pesar de poseer una irradiación razonable (1333 kWh/m2·año), su eficiencia es baja (10,5%) y sus requerimientos energéticos elevados (3177 MJp/m2). Figura 29 Evolución del EPBT en función de la generación eléctrica anual (CIS/CIGS) En cuanto al ERF, como puede apreciarse en la Figura 30, este sigue la misma evolución que en las demás tecnologías fotovoltaicas: aumenta con la generación eléctrica. Este comportamiento resulta lógico una vez analizado la anterior evolución del tiempo de retorno energético. Igualmente, es necesario resaltar el caso de (Carnevale et al., 2014) que posee un ERF de 46,3, un valor bastante elevado para su generación eléctrica, lo que provoca que se salga de la tendencia general. Figura 30 Evolución del ERF en función de la generación eléctrica anual (CIS/CIGS) 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 50 100 150 200 250 EPBT (years) Annual electricity generation (kWh/m2·year) Full database Database 2013-2022 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 70 90 110 130 150 170 190 210 ERF (-) Annual electricity generation (kWh/m2·year) Full database Database 2013-2022 94 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Finalmente, respecto a las emisiones, las evoluciones de ambas bases de datos son bastante similares, apreciándose una reducción de estas en los últimos años. La tendencia es la misma obtenida en las tecnologías ya evaluadas. Figura 31 Evolución de las emisiones de GHG en función de la generación eléctrica anual (CIS/CIGS) 5.2.6 Ribbon-Si A continuación, en las siguientes tablas, se resume el análisis de los estudios de instalaciones que utilizan módulos de ribbon-Si: Tabla 79 Resumen de las variables (Ribbon-Si) Autor Eficiencia del módulo P.R. Tiempo de vida (años) Irradiación (kWh/m2·año) EPBT (años) GHG (g CO2- eq/kWh) Año de publicación (Alsema & de Wild- Scholten, 2006) 12,0% 0,75 30 1700 1,7 30 2006 (Alsema, 2006) 11,5% 0,75 30 1700 1,7 29 2006 (Fthenakis & Alsema, 2006) N 0,75 30 1700 1,7 30 2006 (Jungbluth et al., 2008) 12,0% 0,75 30 1117 2,7 N 2008 (Dominguez-Ramos et al., 2010) 12,0% 0,78 30 1825 N 30 2010 (Laleman et al., 2011) 12,0% 0,75 30 950 4,0 67 2011 (Darling & You, 2013) 8,0% 0,75 N 1700 1,4 22 2013 (Halasah et al., 2013) 13,2% NG 30 2150 1,4 29,61 2013 (Halasah et al., 2013) 13,2% NG 30 2150 1,8 37,4 2013 (H. Kim et al., 2014) 15,0% 0,80 30 1810,4 N 28 2014 (Soares et al., 2018) 18,5% N 20 1825 2,3 NG 2018 Valor medio 12,74% 0,76 29,0 1693,4 2,1 33,7 - 0 20 40 60 80 100 120 50 100 150 200 250 300 350 400 GHG (g CO2-eq/kWh) Annual electricity generation (kWh/m2·year) Full database Database 2013-2022 95 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Seguidamente, se muestran varias figuras representativas del rango de valores de las variables que aparecen en la tabla resumen adjuntada, así como el rango del ERF y la generación eléctrica anual del sistema, ambos calculados a partir de los datos proporcionados por los estudios: Figura 32 Rango de las variables analizadas (Ribbon-Si) I Figura 33 Rango de las variables analizadas (Ribbon-Si) II Figura 34 Rango de las variables analizadas (Ribbon-Si) III 8 75 20 18,5 80 30 Efficiency (%) PR (%) Lifetime (years) 950 85,5 2150 217,25 Irradiation (kWh/m²·year) Annual electricity generation (kWh/m²·year) 1,4 22 7,5 4 67 21,43 EPBT (years) GHG (g CO₂-eq/kWh) ERF (-) 96 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Del mismo modo que en las tecnologías anteriores, se van a representar las evoluciones del tiempo de retorno energético, el factor de retorno energético y las emisiones de gases de efecto invernadero en función de la generación anual del sistema. Como se puede apreciar en sus respectivas figuras (Figura 35, Figura 36 y Figura 37) las tendencias obtenidas son las mismas que en los casos anteriores. Sin embargo, destaca la inexistencia de suficientes datos como para poder realizar una evaluación adecuada de esta tecnología, lo remarca la necesidad de adquirir un mayor número de ellos para así poder realizar un análisis adecuado. Figura 35 Evolución del EPBT en función de la generación eléctrica anual (Ribbon-Si) Figura 36 Evolución del ERF en función de la generación eléctrica anual (Ribbon-Si) 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 80 90 100 110 120 130 140 150 160 EPBT (years) Annual electricity generation (kWh/m2·year) Full database Database 2013-2022 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 80 90 100 110 120 130 140 150 160 ERF (-) Annual electricity generation (kWh/m2·year) Full database Database 2013-2022 103 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 84 Calificación de los estudios en función de los datos proporcionados III Autor/es Variables Total (Perez-Gallardo et al., 2018b) EPBT, GHG, Efi, I, PR, LT, GEA, Rem, S, Rel 10 (Luo et al., 2018) EPBT, GHG, Efi, I, PR, LT, Fmix, ME, C, Efab, EBOS, Etotal, GEA, dn, S 15 (Soares et al., 2018) EPBT, Efi, I, LT, Efab, GEA, S, Rel 8 (Rajput et al., 2018) EPBT, Efi, LT, ME, Efab, Einv, GEA, Cap, Rel 9 (Rahman et al., 2019) EPBT, GHG, Efi, I, LT, Fmix, ME, C, Cap, dn, Rel 11 (Martinopoulos, 2020) Efi, LT, Cap, dn, S, Rel 6 (Szilágyi & Gróf, 2020) Efi, I, PR, LT, ME, GEA, Cap, dn, Rem, S 10 (Krebs-Moberg et al., 2021) Efi, LT, ME, Cap, dn, S 6 (Ziemińska-stolarska et al., 2021) GHG, Efi, I, LT, ME 5 (Mohd Nordin et al., 2021) GHG, Efi, I, PR, LT, GEA, Cap, dn, S 9 (Müller et al., 2021) GHG, Efi, I, PR, LT, Fmix, ME, GEA, dn, S, Rel 11 (Santoyo-Castelazo et al., 2021) EPBT, GHG, Efi, I, PR, LT, ME, GEA, Cap, S 10 (Mohd Nordin et al., 2022) EPBT, GHG, Efi, I, PR, LT, Fmix, ME, GEA, Cap, dn, S 12 Como se puede comprobar, ninguno de los estudios analizados cumple con lo que supondría poseer toda la información para así poder realizar una correcta valoración del trabajo. A pesar de que esto no implica su inutilidad, ya que el listado considerado es bastante amplio y sería necesario especificar todas las variables posibles, su omisión dificulta la comparación entre los mismos. 104 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas 105 6 EVOLUCIÓN TEMPORAL l constante desarrollo de los sistemas fotovoltaicos con el objetivo de reducir los costes asociados a la producción, instalación y mantenimiento; así como aumentar la eficiencia de los módulos, provoca, consecuentemente, que el valor de sus parámetros se encuentre inmerso en un incesante cambio. Por ello, en este capítulo, se va a analizar la evolución de estas tecnologías en los últimos años, con el fin de entender cómo y hacia dónde se dirige el progreso. Además, se van a comparar los parámetros y resultados obtenidos en las dos bases de datos consideradas en este trabajo: base de datos completa (2005-2022) y base de datos reciente (2013-2022). De esta forma, se evaluará la importancia de fijar un margen determinado de tiempo a la hora de obtener información acerca de una tecnología fotovoltaica. 6.1 Silicio monocristalino En la Figura 44 se puede apreciar la evolución de la eficiencia y el PR de las instalaciones analizadas de silicio monocristalino. En ella, se observa que ambas variables presentan una tendencia prácticamente lineal con un ligero aumento en los últimos años. Todo ello indica el presente objetivo de lograr una mejora en esta tecnología, aumentando su eficiencia para así conseguir el mayor provecho de los recursos fotovoltaicos. Figura 44 Evolución de la eficiencia del módulo y PR (mono-Si) Seguidamente, en la Figura 45, se muestra le evolución del tiempo de retorno energético y el factor de retorno energético durante todo el periodo de estudio. Como puede observarse, sus evoluciones son diferentes, pues el EPBT presenta una tendencia decreciente a lo largo de los años, mientras que, en el caso del ERF, esta tendencia es creciente. Por un lado, la evolución del EPBT está justificada por el incremento del rendimiento anteriormente comentado, que permite aumentar la generación eléctrica, así como disminuir los requerimientos energéticos. Por otro lado, el ERF tiende a crecer debido a que, en los últimos años, las instalaciones presentan cada vez un mayor tiempo de vida. Además, como ya se ha mencionado en el anterior capítulo, estos dos índices son inversamente proporcionales, por lo que sus evoluciones deben ser opuestas. Por último, cabe comentar el caso de dos estudios, concretamente (Carnevale et al., 2014) y (Ludin et al., 2018), que presentan un ERF de 125 y 59,52 respectivamente. Ambos valores se salen de la tendencia general y están provocados, en parte, por la gran energía requerida por el sistema. Como se puede apreciar, a la hora de representar la figura, se ha limitado el valor del eje de ordenadas en 60, para así obtener una gráfica razonable y evitar que esté distorsionada, por lo que el valor comentado de 125 no aparece, aunque, como ya se ha comentado, su ausencia no implica que no se haya tenido en consideración durante el análisis. 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 Publication year Efficiency (%) PR (%) E 106 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Figura 45 Evolución del EPBT y ERF (mono-Si) Las emisiones de gases de efecto invernadero, según lo razonado anteriormente, deberían disminuir, pues los requerimientos energéticos se reducen y la eficiencia aumenta, creciendo la producción eléctrica. En el caso de las instalaciones de silicio monocristalino, esto se cumple, como puede observarse en la Figura 46, apreciando un notable cambio en los últimos años hacia emisiones cada vez menores. No obstante, al igual que ocurría en la figura anterior, existen algunos estudios que no cumplen con la tendencia general. En este caso, destacan (Kannan et al., 2006) y (Lu & Yang, 2010) cuyas emisiones son 217 y 671 g CO2-eq/kWh respectivamente. Figura 46 Evolución de las emisiones de GHG (mono-Si) A continuación, se van a comparar los parámetros de la base de datos completa con los de la base de datos comprendidos entre 2013 y 2022. De esta forma, se logrará comprender la influencia del periodo de tiempo considerado en los resultados de los valores obtenidos, pues estos se pueden ver notablemente afectados debido a la constante evolución de la tecnología. Como puede apreciarse en la Tabla 85, tanto la eficiencia como el PR han sufrido un incremento en los últimos años. Lo mismo sucede en la Tabla 86, en la que se observa la disminución del EPBT, el aumento del ERF y la reducción de las emisiones. Todo ello indica la necesidad de restringir la bibliografía a la hora de realizar un estudio sobre una 0 10 20 30 40 50 60 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 Publication year EPBT (years) ERF (-) 0 50 100 150 200 250 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 GHG (gCO2-eq/kWh) Publication year 107 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas instalación fotovoltaica, pues, como se ha comprobado, los valores se pueden ver limitados si se considera un periodo de tiempo demasiado extenso y esto puede conducir, consecuentemente, a decisiones erróneas. Tabla 85 Eficiencia, PR y sus diferencias porcentuales (mono-Si) Eficiencia PR Base de datos completa 16,32% 77,44% Incremento eficiencia (%) 6,50 Base de datos 2013-2022 17,38% 78,00% Incremento PR (%) 0,72 Tabla 86 EPBT, ERF, GHG y sus diferencias porcentuales (mono-Si) EPBT (años) ERF (-) GHG (g CO2-eq /kWh) Reducción EPBT (%) 8,14 Base de datos completa 3,07 14,14 64,37 Incremento ERF (%) 24,68 Base de datos 2013-2022 2,82 17,63 46,19 Reducción GHG (%) 28,24 6.2 Silicio policristalino Al igual que ocurría en la tecnología de silicio monocristalino, las evoluciones de la eficiencia del módulo y del PR de las instalaciones de silicio policristalino son constantes y lineales con un ligero incremento en los últimos años, aunque no tan destacado como en el caso anterior. Figura 47 Evolución de la eficiencia del módulo y PR (poli-Si) Las evoluciones del EPBT y ERF que se muestran en la Figura 48 son las teóricas esperadas, siendo la del EPBT decreciente y la del ERF creciente. Ello está provocado, como ya se ha mencionado, por las mayores eficiencias conseguidas en los últimos años, que producen, a su vez, una reducción en los requerimientos energéticos, así como un aumento de la generación eléctrica. Además, el tiempo de vida de las instalaciones de los últimos años es más elevado. 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 Publication year Efficiency (%) PR (%) 108 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Figura 48 Evolución del EPBT y ERF (poli-Si) Respecto a las emisiones de gases de efecto invernadero, como era de esperar, estas disminuyen conforme transcurren los años. En comparación con el caso anterior de las instalaciones de silicio monocristalino, la reducción no es tan acusada, pues como se aprecia en la Figura 49 presenta una tendencia más lineal. Figura 49 Evolución de las emisiones de GHG (poli-Si) Asimismo, en las siguientes tablas, se presentan los valores de las variables en estudio para ambas bases de datos, la completa y la correspondiente a los años 2013-2022. De nuevo, queda reflejada el incesante desarrollo de la tecnología hacia unos parámetros más eficientes que permitan reflejar la gran oportunidad que supone el empleo de las instalaciones fotovoltaicas para lograr una transición hacia una producción de energía más sostenible. Tabla 87 Eficiencia, PR y sus diferencias porcentuales (poli-Si) Eficiencia PR Base de datos completa 14,55% 76,79% Incremento eficiencia (%) 4,12 Base de datos 2013-2022 15,15% 77,20% Incremento PR (%) 0,53 0 10 20 30 40 50 60 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 Publication year EPBT (years) ERF (-) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 GHG (gCO2-eq/kWh) Publication year 109 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 88 EPBT, ERF, GHG y sus diferencias porcentuales (poli-Si) EPBT (años) ERF (-) GHG (g CO2-eq /kWh) Reducción EPBT (%) 7,19 Base de datos completa 2,78 12,81 46,84 Incremento ERF (%) 13,82 Base de datos 2013-2022 2,58 14,58 42,69 Reducción GHG (%) 8,86 6.3 Teleruro de cadmio De igual forma, como era de esperar, la evolución de la eficiencia de los módulos y el PR en el caso de las instalaciones de teleruro de cadmio es constante y lineal con una tendencia ligeramente creciente: Figura 50 Evolución de la eficiencia del módulo y PR (CdTe) Asimismo, las evoluciones del tiempo de retorno energético y el factor de retorno energético son similares a las obtenidas anteriormente, aunque con varias diferencias. Por un lado, la tendencia del EPBT es prácticamente constante, pero ligeramente decreciente. Por otro lado, la tendencia del ERF es creciente, pero tal y como se puede observar en la Figura 51, existe una mayor divergencia en los valores obtenidos de cada uno de los estudios analizados. Figura 51 Evolución del EPBT y ERF (CdTe) 0% 20% 40% 60% 80% 100% 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 Publication year Efficiency (%) PR (%) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 Publication year EPBT (years) ERF (-) 110 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Por último, en cuanto a las emisiones de gases de efecto invernadero, como se puede apreciar en la Figura 52, estas han sufrido una reducción a lo largo de los años. No obstante, esta caída no es tan acusada como ocurría en las tecnologías de mono-Si y poli-Si, existiendo, a su vez, una gran discrepancia entre los valores analizados. Figura 52 Evolución de las emisiones de GHG (CdTe) Seguidamente, en las siguientes tablas, se muestran los valores de las variables analizadas para los dos periodos considerados, así como sus correspondientes incrementos y reducciones. Tabla 89 Eficiencia, PR y sus diferencias porcentuales (CdTe) Eficiencia PR Base de datos completa 10,24% 76,81% Incremento eficiencia (%) 6,05 Base de datos 2013-2022 10,86% 79,50% Incremento PR (%) 3,50 Tabla 90 EPBT, ERF, GHG y sus diferencias porcentuales (CdTe) EPBT (años) ERF (-) GHG (g CO2-eq /kWh) Reducción EPBT (%) 11,72 Base de datos completa 1,45 22,56 36,52 Incremento ERF (%) 13,21 Base de datos 2013-2022 1,28 25,54 30,47 Reducción GHG (%) 16,57 6.4 Silicio amorfo Del mismo modo que ocurría en las anteriores tecnologías, la evolución de la eficiencia de los módulos y el PR, en este caso en instalaciones de silicio amorfo, es constante y prácticamente lineal como puede apreciarse en la Figura 53. Sin embargo, destacan las bajas eficiencias de este tipo de tecnología, lo que indica que es necesario aún un gran desarrollo que conlleve una mejora en lo que a este aspecto se refiere. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 GHG (gCO2-eq/kWh) Publication year 111 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Figura 53 Evolución de la eficiencia del módulo y PR (a-Si) En cuanto a las evoluciones del tiempo de retorno energético y el factor de retorno energético, como se observa en la Figura 54, estas difieren de las obtenidas anteriormente en las demás tecnologías. Por un lado, el EPBT sufre un ligero aumento a lo largo de los años, mientras que, por otro lado, el ERF presenta una tendencia decreciente que puede estar provocada por el hecho de que, a pesar de que en los últimos años el tiempo de vida de las instalaciones haya aumentado, el incremento del EPBT contrarresta este efecto influyendo en mayor medida en el resultado del factor de retorno energético. Figura 54 Evolución del EPBT y ERF (a-Si) A continuación, respecto a las emisiones de gases de efecto invernadero, sucede algo similar y es que la evolución es totalmente contraria a la esperada, pues se produce un enorme aumento de estas con el transcurso de los años: 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 Publication year Efficiency (%) PR (%) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 Publication year EPBT (years) ERF (-) 112 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Figura 55 Evolución de las emisiones de GHG (a-Si) Por último, al igual que en los apartados previos, se han resumido en las siguientes tablas los valores de los parámetros analizados, así como sus incrementos y reducciones. Todo lo comentado en las tres figuras anteriores queda de nuevo reflejado en dichas tablas. concretamente, en la Tabla 92, se observa que tanto la reducción del EPBT como el incremento del ERF y las reducciones de las emisiones tienen valores negativos. Ello se debe al hecho de que estas tres variables presentan tendencias totalmente opuestas a las teóricas esperadas. En conclusión, por todos estos motivos, resulta primordial realizar un avance en el desarrollo tecnológico de este tipo de instalaciones, pues los datos obtenidos reflejan la imprescindible necesidad de una urgente mejora. Tabla 91 Eficiencia, PR y sus diferencias porcentuales (a-Si) Eficiencia PR Base de datos completa 6,81% 77,08% Incremento eficiencia (%) 4,26 Base de datos 2013-2022 7,10% 77,44% Incremento PR (%) 0,47 Tabla 92 EPBT, ERF, GHG y sus diferencias porcentuales (a-Si) EPBT (años) ERF (-) GHG (g CO2-eq /kWh) Reducción EPBT (%) -6,56 Full database 3,05 9,85 51,93 Incremento ERF (%) -2,03 Database 2013-2022 3,25 9,65 69,21 Reducción GHG (%) -33,28 6.5 CIS/CIGS Seguidamente, en la Figura 56 se aprecia, de nuevo, la evolución de la eficiencia del módulo y el PR, en este caso para las tecnologías CIS/CIGS. Como puede observarse, ambas tendencias son lineales y ligeramente crecientes, experimentando el PR un mayor crecimiento en comparación con la eficiencia. 0 20 40 60 80 100 120 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 GHG (gCO2-eq/kWh) Publication year 119 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 97 Eficiencia, PR y sus diferencias porcentuales (HCPV) Eficiencia PR Base de datos completa 28,28% 87,91% Incremento eficiencia (%) 5,55 Base de datos 2013-2022 29,85% 88,51% Incremento PR (%) 0,68 Tabla 98 EPBT, ERF, GHG y sus diferencias porcentuales (HCPV) EPBT (años) ERF (-) GHG (g CO2-eq /kWh) Reducción EPBT (%) 10,476 Base de datos completa 1,05 47,15 23,67 Incremento ERF (%) 10,668 Base de datos 2013-2022 0,94 52,18 23,01 Reducción GHG (%) 2,788 121 7 PROPUESTA METODOLÓGICA n los anteriores capítulos se han presentado y comparado entre sí los diversos valores de las variables obtenidas de las tecnologías objeto de estudio. Además, se ha analizado la influencia de cada parámetro en la instalación, así como un examen de la evolución del sector fotovoltaico y sus respectivas tecnologías en los últimos años. Seguidamente, en este capítulo, se va a realizar una búsqueda de los mejores resultados obtenidos para cada tipo de tecnología. De esta forma, se podrá calcular el EPBT, el ERF, los GHG evitados y el GPBT de forma disgregada, empleando los valores óptimos de las variables necesarias para sus respectivos cálculos. 7.1 Bases de la propuesta metodológica En primer lugar, para poder desarrollar la propuesta metodológica, es necesario diferenciar entre las variables asociadas a términos no dependientes de la funcionalidad del módulo de aquellas relativas al resto del sistema que forman parte de la instalación fotovoltaica. Es decir, lo que se pretende es lograr separa los factores influyentes en los resultados y dependientes en exclusividad del módulo, de aquellos que son propios de la instalación. De esta forma, suponiendo unos valores determinados de la instalación, se podrá realizar una comparación entre las diversas tecnologías, pues la única dependencia será entonces con el módulo. Para ello, se muestran, primeramente, las variables relativas al módulo: Tabla 99 Factores relativos al módulo fotovoltaico Variables relativas al módulo fotovoltaico Nomenclatura Eficiencia del módulo (%) Efi Energía primaria requerida en la fabricación del módulo (MJ/m2 o MJ/kWp) Efab Energía primaria necesaria relativa al reciclado (MJ/m2 o MJ/kWp) Erec Energía primaria total (MJ/m2 o MJ/kWp) Etotal Degradación anual (%) dn Potencia del módulo (Wp/m2) P Tiempo de vida (años) LT Estas variables mostradas en la Tabla 99 tendrán unos valores determinados en función de la tecnología en estudio. A continuación, se presentan aquellos factores que son relativos a la instalación. Para estas variables, se propondrán unos valores que se mantendrán constantes para las diferentes tecnologías. E 122 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas Tabla 100 Factores relativos a la instalación Variables relativas a la instalación Nomenclatura Rendimiento de la instalación (PR) PR Energía primaria requerida relativa al BOS (MJ/m2 o MJ/kWp) EBOS Energía primaria necesaria para el desmantelamiento de la instalación (MJ/m2 o MJ/kWp) Edes Energía primaria demandada para el transporte (MJ/m2 o MJ/kWp) Etrans Energía primaria requerida en el inversor (MJ/m2 o MJ/kWp) Einv Irradiación (kWh/m2·año) I Coeficiente conversión de energía primaria (MJeléctrico/MJprimario) C Factor de emisiones (g CO2-eq/kWh) Fmix 7.2 Valores de las variables y justificación Con el fin de, como se ha comentado anteriormente, poder obtener los valores óptimos del tiempo de retorno energético, el factor de retorno energético, las emisiones evitadas y el tiempo de retorno de emisiones; se van a fijar los valores más eficientes, desde una perspectiva realista, de algunos de los parámetros más influyentes en sus resultados. Estos valores son los siguientes: Tabla 101 Valores asumidos para la propuesta Variable Valor PR 80% I 1700 kWh/m2·año C 0,33 MJ/MJprimario Fmix Variable A lo largo del capítulo 4 (Base de datos), se ha podido observar que en todas las tecnologías examinadas el valor del PR oscilaba entre el 75 y el 85%. En este caso, se ha considerado el valor del 80%, ya que está relacionado con una mejor eficiencia de la instalación y suele ser el valor adoptado por la mayoría de los estudios. Por otro lado, en cuanto a la irradiación, se le ha asignado un valor de 1700 kWh/m2·año. Esto se debe a que la irradiación considerada en la bibliografía oscila entre los 900-2200 kWh/m2·año. Por lo tanto, se ha optado por establecer un valor representativo de una localización óptima, propia de lugares con alta radiación, como el sur de Europa. Seguidamente, el coeficiente de conversión ha sido seleccionado, aproximadamente, como un valor medio del rango observado (0,29-0,42): 0,33 MJeléctrico/MJprimario. Por último, el factor de emisiones (Fmix), se considera variable y, más adelante, se realizará un análisis de su influencia en las emisiones de gases evitadas y el tiempo de retorno ambiental. 123 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas 7.3 Método de evaluación Como se ha mencionado anteriormente, se va a desarrollar una propuesta para evaluar los índices EPBT, ERF, GHG evitados y GPBT. Con este objetivo, se van a extraer los valores de las variables indicadas de los estudios analizados a lo largo del capítulo 4 (Base de datos). No obstante, en las tablas de dicho capítulo se observa que la energía primaria necesaria para cada una de las fases consideradas se presenta en diferentes unidades, lo que impide una comparación directa entre ellas. Por este motivo, resulta imprescindible convertir cada uno de estos términos a unidades de energía primaria. Para ello, ha de tenerse en consideración toda la información relativa a la instalación, así como el factor de conversión empleado por el estudio. Una vez se han convertido los valores a unidades de energía primaria se seleccionan los de menor valor y se aplica a las ecuaciones del EPBT y ERF (previamente expresadas en sus respectivos apartados (5.1.5 EPBT y 5.1.7 ERF). De igual forma, la generación eléctrica anual se calcula a partir de los datos de irradiación, área del módulo, PR, degradación anual y rendimiento, como se indicó en la ecuación (6-3). Tanto los valores del EPBT como los del ERF se calcularán por dos métodos. Por un lado, uno optimizando el mejor resultado para cada fase, es decir, tomando los valores de la mejor energía primaria requerida en cada una de ellas. Por otro lado, uno en el que se emplea la menor energía primaria total presentada por los autores. De este modo, se incluyen todos los estudios, pues en algunos de ellos solo se ofrece el valor total. En cuanto a las emisiones de gases de efecto invernadero, se propone calcular la media de cada estudio y a partir de este valor obtener el tiempo de retorno energético de los gases emitidos durante el ciclo de vida, empleando la ecuación (6-9). Por último, a continuación, se aplicaría la propuesta desarrollada a cada una de las tecnologías en estudio. Sin embargo, es necesario comentar que en los estudios incluidos de este último periodo de tiempo ninguno aporta la información necesaria para poder llevar a cabo dicha propuesta. Por lo tanto, cabría esperar los mismos resultados que obtuvo (Cebaqueba Gutiérrez, 2019) en su trabajo. Por ello, si se quisiera consultar dicha información, sería necesario acudir a este mediante la referencia citada, concretamente a su capítulo 8 (Propuesta metodológica) que comienza en la página 188. En el siguiente capítulo (Conclusiones) se profundizará en lo ocurrido referente a la inexistencia de datos suficientes. 124 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas 125 8 CONCLUSIONES omo se ha podido comprobar a lo largo del desarrollo del presente trabajo, a pesar de haber analizado una gran variedad de estudios, los resultados obtenidos muestran una gran divergencia entre ellos. Por esta razón, la primera conclusión que ha de extraerse es que, dentro de las tecnologías fotovoltaicas, no es recomendable la generalización de los resultados. Todo ello es consecuencia de la gran diferencia existente entre las variables consideradas, así como de las hipótesis establecidas en cada uno de los estudios, lo que imposibilita una comparación directa entre los mencionados estudios. Tras haber constituido una base de datos de 6.250 variables correspondientes a un total de 250 instalaciones, se ha profundizado en aquellas que presentan una mayor influencia en los índices energéticos, así como en los parámetros relevantes del estudio. Por ello, se van a exponer una serie de conclusiones a partir del análisis realizado. En primer lugar, en cuanto a la eficiencia del módulo, la tecnología de alta concentración (HCPV) es la que presenta mayores valores, concretamente un valor medio de 28,28% para todo el periodo considerado. Además, esta tecnología se caracteriza también por poseer los menores tiempos de retorno energético, con una media de 1,05 años y las menores emisiones de gases de efecto invernadero: 23,67 g CO2-eq/kWh. Sin embargo, actualmente, apenas existen plantas fotovoltaicas de esta tecnología y ni siquiera se plantean en los próximos años. Respecto a las otras tecnologías, todas presentan eficiencias similares: sistemas de silicio monocristalino (16,32%), sistemas de silicio policristalino (14,55%), sistemas de teleruro de cadmio (10,24%), sistemas CIS/CIGS (11,91%) y sistemas de ribbon-Si (12,74%). Entre ellas, destaca, por su baja eficiencia, los sistemas de silicio amorfo (6,81%). Por otro lado, en lo que a las emisiones se refiere, los valores medios obtenidos para cada una de las tecnologías son los siguientes: silicio monocristalino (64,37 g CO2-eq/kWh), silicio policristalino (46,84 g CO2- eq/kWh), teleruro de cadmio (36,52 g CO2-eq/kWh), silicio amorfo (51,93 g CO2-eq/kWh), CIS/CIGS (42,50 g CO2-eq/kWh), ribbon-Si (33,67 g CO2-eq/kWh) y HCPV (23,67 g CO2-eq/kWh). Concretamente, las tecnologías de mono-Si, CIS/CIGS y HCPV presentan una tendencia decreciente; mientras que, por otra parte, las tecnologías de ribbon-Si, CdTe y poli-Si muestran una tendencia prácticamente constante. En cambio, la tecnología de silicio amorfo posee una tendencia creciente en la evolución de las emisiones generadas. Como se puede apreciar, las emisiones más bajas son las de las tecnologías de alta concentración, como se ha mencionado anteriormente, seguidas de las de los sistemas de ribbon-Si, teleruro de cadmio y CIS/CIGS. Por el contrario, a pesar de presentar las mayores eficiencias, las instalaciones de silicio monocristalino y policristalino son las que producen un mayor impacto ambiental, además de las de silicio amorfo. Ello puede estar provocado por sus elevados requerimientos energéticos, principalmente en el proceso asociado a la fabricación del módulo. En cuanto al EPBT, la mayoría de las tecnologías presentan valores similares: silicio monocristalino (3,07 años), silicio policristalino (2,78 años), teleruro de cadmio (1,45 años), silicio amorfo (3,05 años), CIS/CIGS (1,94 años), ribbon-Si (2,08 años) y HCPV (1,05 años). Una vez expuestos los resultados obtenidos para cada una de las tecnologías, cabe comentar que la de silicio amorfo es la que se encuentra más alejada de las demás, pues su baja eficiencia, así como sus elevadas emisiones y tiempos de retorno energético, remarcan la necesidad de una mayor evolución que conlleve una mejora hacia sistemas más eficientes. Sin embargo, todos estos valores comentados solo deben considerarse como indicativos de lo que cabría esperar para cada tecnología, ya que las diferentes hipótesis consideradas en los estudios influyen de forma significativa en estos resultados, como se ha explicado previamente. Seguidamente, cabe comentar la influencia de algunos parámetros en concreto. Primero, el coeficiente de conversión, ya definido en el apartado 5.1.5. Su valor puede oscilar, dependiendo de la zona de producción, entre 0,29 y 0,42. Algunos autores no incluyen este coeficiente, otros no especifican si lo han incorporado o no C 126 Análisis y evolución de los factores relativos a la incidencia ambiental de las instalaciones fotovoltaicas en los cálculos y su presencia o ausencia supone una gran diferencia en el resultado del tiempo de retorno energético, ya que ambos son directamente proporcionales, suponiendo, por tanto, si se incluyera, una reducción de un tercio en el resultado obtenido. Todo ello vuelve a remarcar la limitada posibilidad existente de comparación entre los estudios, pues los valores de los resultados obtenidos pueden verse fuertemente condicionados por la falta o carencia de determinados parámetros. De igual forma, lo propio ocurre en la energía primaria total requerida, ya que existen variables asociadas a las fases que se tienen presentes para el cálculo. De forma general, los estudios tienen como base de cálculo la consideración de la energía empleada en la fabricación del módulo, incluyendo todos los pasos para su producción, desde la extracción de la sílice hasta la laminación. También sucede así con aquella correspondiente a los inversores y aparatos electrónicos. Sin embargo, la energía necesaria para las fases correspondientes al transporte de los componentes desde su punto de fabricación hasta el lugar de construcción de la instalación, la preparación de los terrenos, el desmantelamiento final de la planta tras su periodo de utilización o la consideración del reciclado no siempre son incluidos o especificados en los resultados. Ello se debe, en la mayoría de los casos, a la inexistencia de suficiente información. Continuando con lo mencionado acerca de las fases consideradas a lo largo del ciclo de vida de la instalación, es necesario resaltar que este hecho constituye uno de los principales motivos de la divergencia existente entre los resultados del EPBT, pues, al estimar diferentes etapas cada uno de los estudios analizados, sus respectivos valores no deberían ser comparados entre sí. Además, como se comentó en el Capítulo 7, de todos los estudios examinados durante los últimos años, la información acerca de la energía requerida para las diversas fases es escasa, siendo esta prácticamente nula. Por otro lado, respecto a la generación anual de energía, su dependencia está intrínsecamente relacionada con la irradiación, el área del módulo, el PR, la degradación anual y el rendimiento del panel. De todas ellas, destaca, por su mayor rango de variación, la irradiación, pues, según la localización del sistema, el tiempo de retorno energético puede verse notablemente afectado, llegando a alcanzar valores de incluso el doble en aquellos lugares con poca radiación. Todas estas variables mencionadas influyen de manera opuesta en el factor de retorno energético, pues el EPBT y el ERF son inversamente proporcionales. Además, la generación eléctrica anual presenta un gran peso en el valor de las emisiones de gases de efecto invernadero, según lo explicado en el apartado 5.1.6. En conclusión, en general, todas las tecnologías fotovoltaicas muestran un importante desarrollo tecnológico en los últimos años, siendo aún más notable la reducción de los requerimientos energéticos. Ello provoca que los resultados se encuentren en un constante cambio que, consecuentemente, resulta en sistemas cada vez más competitivos. No obstante, es necesario tener siempre presente las hipótesis con las que se elaboran los estudios y las inclusiones o ausencias de determinadas consideraciones en el cómputo del análisis del ciclo de vida, lo que puede llegar a matizar los resultados. Además, es necesario resaltar que, a diferencia de los dos trabajos anteriores realizados por (Cabello Villar, 2013) y (Cebaqueba Gutiérrez, 2019), resulta menos frecuente encontrar artículos o estudios que traten este tema, así como abarcar todas las tecnologías analizadas, lo que podría indicar que, a pesar de seguir situándose en el punto de mira, el impacto ambiental de las instalaciones fotovoltaicas no se considera tan relevante como en años anteriores. 127 REFERENCIAS Alsema, E. A. (2006). 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