Què és Utility Scale Solar?

Els projectes solars a escala de serveis públics varien en mida des d'uns pocs megawatts (MW) fins a diversos centenars de MW. Normalment, 1 MW de capacitat de generació és suficient per alimentar entre 200 i 300 llars dels EUA. Els projectes a escala de serveis públics solen superar els 10 MW, i molts poden arribar als 100 MW o més.

Què és l'energia solar a escala de serveis públics?

Energia solar a escala de serveis públics es refereix a les centrals solars a gran escala que generen electricitat principalment per a la xarxa, donant servei a serveis públics i entitats comercials en lloc de llars individuals. Aquestes granges solars estan dissenyades per produir quantitats importants d'electricitat, sovint en el rang de desenes a centenars de megawatts, mitjançant panells solars fotovoltaics (PV) o tecnologies d'energia solar concentrada (CSP). L'electricitat generada es transmet a través de línies elèctriques a la xarxa elèctrica més àmplia, subministrant energia a ciutats, pobles o fins i tot regions senceres.

Característiques clau de l'energia solar a escala de serveis públics:

1. Mida Gran: Aquestes instal·lacions solars ocupen grans parcel·les, sovint en regions rurals o desèrtiques, on poden maximitzar la captació d'energia solar.

2. Integració de xarxa: L'electricitat generada s'alimenta directament a la xarxa, donant suport a les empreses de serveis públics per satisfer la demanda d'electricitat dels consumidors.

3. Alta eficiència: Els projectes solars a escala de serveis públics estan dissenyats per ser altament eficients, sovint utilitzant tecnologies avançades com sistemes de seguiment que ajusten l'angle dels panells solars per seguir el sol per a una producció òptima d'energia.

4. Economies d'escala: A causa de la mida i el volum d'energia produïda, granges solars a escala de serveis públics es beneficien de costos més baixos per unitat d'electricitat en comparació amb les instal·lacions solars més petites a escala residencial.

Tipus d'energia solar a escala de serveis públics

S'utilitzen principalment dos tipus de tecnologies energia solar a escala de serveis públics projectes: Fotovoltaica (PV) i Energia solar concentrada (CSP).

Energia solar fotovoltaica (PV).

L'energia solar fotovoltaica és la tecnologia més utilitzada per a la producció d'energia solar a escala de serveis públics. Funciona per convertir la llum solar directament en electricitat utilitzant materials semiconductors en plaques solars.

Com funciona:

• Panells solars: Estan formats per cèl·lules solars individuals, normalment compostes per silici, que generen electricitat de corrent continu (CC) quan s'exposen a la llum solar.
• Inversors: Com que la majoria de sistemes de xarxa utilitzen corrent altern (CA), s'utilitzen inversors per convertir l'electricitat de CC produïda pels panells en electricitat de CA.
• Connexió a la xarxa: L'electricitat de CA s'introdueix a la xarxa per ser distribuïda als consumidors.

Característiques principals:

• Modular: Els sistemes fotovoltaics són altament escalables, el que els fa aptes per a instal·lacions a gran escala. Es poden connectar milers de panells per formar una granja solar massiva a escala de serveis públics.
• Eficiència: els sistemes fotovoltaics actuals poden aconseguir índexs d'eficiència del 15-22%, amb la investigació en curs augmentant aquest nombre.
• Instal·lació senzilla: A diferència dels sistemes CSP, els sistemes fotovoltaics no requereixen una infraestructura complexa com ara miralls o rastrejadors, cosa que els fa més fàcils de desplegar a gran escala.

Avantatges:

• Escalable: Es pot desplegar en diferents mides, des de petites matrius de terrats a grans granges solars.
• Cost-eficaç: Durant l'última dècada, el El cost dels panells fotovoltaics ha disminuït dràsticament, fent-los una opció econòmicament viable per a la generació a gran escala.
• Fiable: Els sistemes fotovoltaics són robusts i de baix manteniment, amb una llarga vida útil (normalment 25 anys o més).

Energia solar concentrada (CSP)

CSP utilitza miralls o lents per concentrar la llum solar en un receptor petit i d'alta eficiència per generar calor. Aquesta calor s'utilitza llavors per produir electricitat, normalment a través d'una turbina de vapor o un altre generador impulsat per calor.

Tipus de tecnologies CSP:

• Canal parabòlic: Els miralls corbats concentren la llum solar en un tub receptor ple de fluid que absorbeix la calor. Aquest fluid s'escalfa a altes temperatures i s'utilitza per produir vapor per a la generació d'energia.
• Torre d'energia solar (receptor central): Un camp de miralls (heliòstats) enfoca la llum solar a una torre central on s'escalfa un material que absorbeix la calor, com la sal fosa, per generar vapor.
• Plat Stirling: Un mirall parabòlic enfoca la llum solar en un receptor, que després utilitza motors Stirling per generar electricitat. Aquest mètode s'utilitza normalment per a projectes més petits, però té potencial d'escalabilitat.

Com funciona:

• Absorció de calor: Els miralls o lents concentren la llum solar en un receptor que absorbeix la calor concentrada.
• Emmagatzematge d'energia tèrmica: Molts sistemes CSP utilitzen sal fosa o altres materials d'emmagatzematge de calor que poden emmagatzemar energia durant hores després de la posta del sol, proporcionant una potència fiable fins i tot quan el sol no brilla.
• Generació d'Energia: La calor s'utilitza per generar vapor, que acciona una turbina per produir electricitat.

Característiques principals:

• Emmagatzematge tèrmic: Un dels principals avantatges de CSP és la seva capacitat emmagatzemar energia tèrmica, que es pot utilitzar per generar electricitat durant els períodes sense llum solar, ajudant a suavitzar la intermitència.
• Eficiència superior: Els sistemes CSP poden aconseguir una eficiència més alta que els sistemes fotovoltaics en condicions òptimes, especialment quan es combinen amb solucions d'emmagatzematge tèrmic.
• Desplegament a gran escala: CSP requereix grans àrees de terra per a la seva instal·lació i s'adapta millor a regions amb molta llum solar directa (com els deserts).

Avantatges:

• Potència despatxable: A causa de la capacitat d'emmagatzemar calor, les plantes CSP poden produir electricitat sota demanda, fins i tot durant períodes ennuvolats o de nit.
• Alta eficiència: CSP pot ser més eficient que la fotovoltaica tradicional, especialment en zones amb molta llum solar i alta radiació solar.
• Emmagatzematge a llarg termini: Els sistemes CSP poden integrar tecnologies d'emmagatzematge d'energia (com la sal fosa) per proporcionar energia quan la generació solar no està disponible.

Comparació de PV i CSP:

Acords de compra d'energia en projectes solars a escala de serveis públics

Els contractes de compra d'energia (PPA) són contractes crucials en el sector solar a escala de serveis públics. Aquests acords faciliten la venda d'electricitat generada per projectes solars a empreses de serveis públics o grans consumidors. Essencialment, un PPA descriu els termes en què es ven l'energia, proporcionant seguretat financera tant als desenvolupadors del projecte solar com als compradors.

La relació entre el solar a escala d'utilitat i els PPA

Els projectes solars a escala de serveis públics sovint requereixen una inversió de capital important. Els desenvolupadors confien en els PPA per assegurar el finançament, ja que aquests acords garanteixen un flux d'ingressos constant durant una durada especificada, que normalment oscil·la entre 10 i 25 anys. Així és com funcionen:

1. Preus garantits: Els PPA solen establir un preu fix per quilowatt-hora (kWh) per a l'energia produïda. Aquest preu pot ser atractiu per als compradors, sobretot si és inferior a les tarifes vigents del mercat.

2. Estabilitat a llarg termini: Per als desenvolupadors, tenir un PPA al seu lloc redueix el risc financer. És més probable que els inversors donin suport a projectes amb contractes establerts, sabent que hi ha un comprador per a l'electricitat produïda.

3. Fiabilitat de la xarxa: Els PPA ajuden a integrar l'energia renovable a la xarxa assegurant que l'energia solar estigui disponible durant hores punta de demanda, millorant així la fiabilitat de la xarxa.

Tipus d'acords de compra d'energia

Hi ha diversos tipus de PPA que s'utilitzen en el sector solar a escala de serveis públics, cadascun s'adapta a diferents necessitats i circumstàncies:

1. PPA físics: Aquests acords impliquen el lliurament real d'electricitat del projecte solar al comprador. L'energia generada s'introdueix a la xarxa i el comprador rep un crèdit per l'energia consumida. Els PPA físics són comuns amb les empreses de serveis públics.

2. PPA virtuals o financers: A diferència dels PPA físics, els PPA financers no impliquen el lliurament real d'electricitat. En canvi, són contractes financers on el comprador es compromet a pagar un preu fix per l'energia generada. Aquest tipus de PPA és utilitzat sovint per les corporacions que busquen compensar la seva petjada de carboni sense proveir directament l'energia.

3. PPA amb mànigues: Aquests acords impliquen un tercer, normalment una empresa de serveis públics, que "manga" l'energia del projecte solar al comprador. La companyia gestiona el lliurament d'electricitat mentre que el comprador manté la relació financera amb el promotor solar.

4. PPA minoristes: Són acords fets directament entre el promotor solar i una empresa o organització, que permeten a aquesta última adquirir energia solar a un preu predeterminat. Els PPA minoristes sovint són atractius per a les empreses que busquen millorar les seves credencials de sostenibilitat.

Cost de l'energia solar a escala de serveis públics

Segons el Departament d'EUA Actualització del mercat de tecnologies solars d'Energia, el cost mitjà d'instal·lació per a projectes solars a escala de serveis públics ha disminuït dràsticament. A partir del 2021, el cost de les instal·lacions solars a escala de serveis públics era d'aproximadament 3,500 dòlars per megawatt (MW) instal·lat. Això suposa una reducció de gairebé el 90% des del 2009, convertint l'energia solar en una de les fonts de generació d'electricitat més rendibles.

Empreses solars destacades a escala de serveis públics als EUA

El mercat solar a escala de serveis públics als Estats Units ha crescut ràpidament, amb nombroses empreses líders en el desenvolupament de grans projectes solars. A partir del 2023, hi ha més de 100 empreses implicades en l'energia solar a escala de serveis públics, que van des de grans corporacions multinacionals fins a desenvolupadors especialitzats. A continuació, es mostren alguns dels actors més representatius del sector:

1. NextEra Energy Resources

NextEra Energy és una de les companyies d'energies renovables més grans del món, amb una important cartera d'energia solar a escala de serveis públics. Operen nombroses granges solars als EUA i han fet inversions importants en tecnologia solar.

2. Primer solar

First Solar és un destacat fabricant i desenvolupador de panells solars i projectes solars a escala de serveis públics. Es centren en la tecnologia de pel·lícula prima, que ofereix avantatges únics en eficiència i producció.

3. SunPower

SunPower és conegut pels seus panells solars d'alta eficiència i té una presència creixent al mercat solar a escala de serveis públics. Aporten solucions integrals, des del desenvolupament de projectes fins al finançament.

4. Enel Green Power

Enel Green Power és líder mundial en energies renovables i opera diversos projectes solars a escala de serveis públics als EUA. Destaquen la sostenibilitat i la innovació en els seus desenvolupaments solars.

5. Solar canadenc

Tot i que està basat al Canadà, Canadian Solar és un actor important al mercat solar a escala de serveis públics dels EUA. Desenvolupen grans granges solars i subministren mòduls solars a diversos projectes.

6. Domini Energia

Dominion Energy és coneguda principalment pels seus serveis públics, però s'ha expandit a l'energia renovable, incloent diversos projectes solars a gran escala al sud-est dels Estats Units.

7. Cypress Creek Renewables

Cypress Creek s'especialitza en desenvolupar, finançar i operar projectes solars a escala de serveis públics. Tenen un fort enfocament a ampliar l'accés a l'energia solar a diferents estats.

Avantatges de l'energia solar a escala de serveis públics

Rendibilitat

Un dels avantatges més significatius de l'energia solar a escala de serveis públics és la seva rendibilitat. Com s'ha esmentat anteriorment, el cost de l'energia anivellat (LCOE) de l'energia solar a escala de serveis públics ha disminuït substancialment, fent-lo competitiu amb els combustibles fòssils tradicionals. Aquest menor cost es tradueix en preus de l'electricitat més barats per als consumidors i les empreses, proporcionant una alternativa viable a les fonts d'energia més cares.

Escalabilitat

Es poden desenvolupar projectes solars a escala de serveis públics per satisfer les diferents necessitats energètiques. Aquests projectes poden anar des d'uns pocs megawatts fins a centenars de megawatts, permetent una capacitat de generació d'energia important. Aquesta escalabilitat facilita l'adaptació a les creixents demandes d'energia i es pot implementar per fases per repartir els costos en el temps.

Beneficis ambientals

L'energia solar a escala de serveis públics redueix significativament les emissions de gasos d'efecte hivernacle en comparació amb les centrals elèctriques de combustibles fòssils. Mitjançant la generació d'energia neta, aquests projectes ajuden a combatre el canvi climàtic i contribueixen a millorar l'aire i l'aigua. A més, l'energia solar té una petjada ecològica molt menor, sobretot si es compara amb l'extracció de carbó o gas natural.

Creació de llocs de treball

El creixement dels projectes solars a escala de serveis públics contribueix a la creació d'ocupació en diversos sectors, com ara la fabricació, la instal·lació i el manteniment. Segons el cens nacional d'ocupació solar de la Fundació Solar, la indústria solar ha estat una font important de creixement de l'ocupació, proporcionant milers de llocs de treball i impulsant les economies locals.

Independència Energètica

Invertir en energia solar a escala de serveis públics pot millorar la independència energètica de les comunitats i dels països per igual. Mitjançant l'aprofitament dels recursos solars nacionals, les nacions poden reduir la seva dependència dels combustibles fòssils importats, millorant així la seguretat i l'estabilitat energètiques.

Estabilitat i fiabilitat de la xarxa

Els projectes solars a escala de serveis públics contribueixen a l'estabilitat de la xarxa proporcionant una font d'energia consistent i previsible. Aquests projectes també es poden combinar amb sistemes d'emmagatzematge d'energia, la qual cosa permet que l'energia s'emmagatzemi i s'enviï durant les hores de demanda punta. Aquesta capacitat pot ajudar a reduir la pressió a la xarxa durant els períodes de gran demanda.

Estabilitat financera a llarg termini

Els PPA proporcionen estabilitat financera a llarg termini per a projectes solars a escala de serveis públics, garantint un preu fix de l'electricitat durant períodes prolongats. Aquesta predictibilitat permet una millor planificació financera tant per als serveis públics com per als consumidors, reduint l'exposició a les fluctuacions del mercat.

Per què l'energia solar a escala de serveis públics és el futur de l'energia neta

Amb la seva capacitat a gran escala, diversos tipus de projectes i beneficis econòmics, com ara acords de compra d'energia i costos reduïts, l'energia solar a escala de serveis públics té un paper vital en la transició cap a un futur més net i verd. Ja està transformant la producció d'energia, no només als Estats Units sinó també a tot el món, amb grans projectes que subministren electricitat a milions de llars. Adoptar aquesta tecnologia ara ajudarà a crear un futur on l'energia neta sigui abundant, assequible i accessible per a tothom.