Los cambios en los costes de la energía solar y la procedente de fuentes convencionales ha sido intensa en los últimos años. Ello nos ha estimulado a revisar con detalle el estatus de la rentabilidad de competitividad directa de la energía solar con fuentes convencionales y nos hemos llevado algunas sorpresas interesantes...
1. ¿LA ENERGÍA SOLAR ES MÁS CARA?
Cuando se diseñan políticas energéticas los expertos en generación utilizan unos argumentos que irrefutablemente demuestran que cuesta más producir energía eléctrica con fuentes convencionales que utilizando paneles fotovoltaicos. No negamos esos datos en modo alguno, pues son fáciles de demostrar. La importancia de la escala beneficia a todos los sistemas de producción menos a la energía fotovoltaica donde tiene ninguna influencia. Se están comparando sistemas de generación que tienen aplicaciones muy distintas; unos son apropiados para la generación centralizada y otros, la fotovoltaica, más adaptado a la generación distribuida.
En la siguiente figura vemos lo que está ocurriendo. Son datos propios de estudios del coste de la energía eléctrica a partir de centrales hidroeléctricas representadas en función del tamaño de la central hidroeléctrica. Como vemos en la gráfica el coste de generación es mucho mayor en las centrales pequeñas que en las grandes. Intentemos montar una pequeña central nuclear en el tejado de nuestra casa para producir energía de uso doméstico, ya veríamos los costes donde iban.
¿Pero el usuario paga más si monta sus propios paneles de lo que le cuesta la energía de la red pública?
En igualdad de condiciones estamos de acuerdo que cuesta más producir energía eléctrica con sistemas convencionales que con paneles fotovoltaicos, no lo ponemos en duda. Pero la pregunta que nos hacemos es:
¿Si el usuario produce su propia energía a partir de paneles fotovoltaicos le cuesta más cara que si la compra a la compañía eléctrica?
La respuesta a esta pregunta ya no está tan clara ni mucho menos; y si hay estudios no se suelen divulgar mucho los resultados. Es por ello que lo hemos analizado nosotros mismos de forma sencilla para que cualquiera lo entienda y con datos claros para que puedan contrastarse con cálculos de ingeniería.
La falta de datos sobre esta cuestión depende por una parte a que el coste de la electricidad convencional depende mucho de las variaciones del petróleo. Y por otra parte a que las compañías eléctricas han creado un sistema tan complejo que en cada país hay muy diversas tarifas. Es por tanto difícil hacer estos cálculos.
El coste de la energía será muy diferente además según el país donde nos encontremos. Los resultados no serán los mismos los pocos países donde la energía es barata como en Estados Unidos que en los muchos donde es cara (Europa, Latinoamérica,…).
Queda por tanto claro que la rentabilidad o no de usar paneles fotovoltaicos va a depender del país, del tipo de consumo e incluso de los hábitos de consumo de cada usuario.
Es por ello que en este breve estudio nos vamos a limitar a analizar un ejemplo sencillo, y es la compra de un solo panel fotovoltaico en cualquier lugar donde la energía es cara y donde haya buena radiación solar. Muchos millones de usuarios viven en estas condiciones así que la cuestión no es baladí.
Indicamos también que el principal factor que afecta a la competitividad de la energía fotovoltaica es el coste del petróleo, y la tendencia actual es claramente alcista.
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| Evolución de la cotización del petróleo Brent |
En los últimos meses los costes de la electricidad se han incrementado en todo el mundo a la vez que el precio de los módulos solares han caído drásticamente. En muchos países arrecian las protestas por la factura eléctrica y es por ello importante que replanteemos la situación de rentabilidad desde el punto de vista del usuario. También es bueno dar datos concretos para que cualquiera que tenga otros datos distintos pueda rebatirlos si lo desea.
2. LOS PRODUCTOS DE INVERSIÓN
Desde hace años se han gestado múltiples formas de invertir nuestro dinero en productos donde participando intermediarios se buscan unos beneficios, luego se obtendrán o no. Así, por ejemplo, el empresario jerezano José María Ruiz Mateos convenció a 5.000 personas para que invirtiesen un mínimo de 50.000 euros cada uno considerando como activo de inversión sus propios brandys. Otras empresas consiguieron convencer sobre los beneficios que tenía invertir en productos filatélicos, árboles ornamentales, vinos de calidad y muchas otras cosas más. También se ha conseguido convencer a muchas miles de personas de los grandes beneficios que se obtenían en inversiones fotovoltaicas con el señuelo de unas ayudas públicas a largo plazo que pueden cambiar cada día a golpe de Real Decreto.
Es por ello que nos resulta realmente sorprendente que poco se ha hecho desde las administraciones públicas para convencer a los usuarios de algo tan sencillo como la rentabilidad de la inversión fotovoltaica para su propio uso y sin intermediarios. Vamos a analizar esta opción con todo detalle y con datos que cualquier ingeniero puede contrastar fácilmente. Y para que todo el mundo lo entienda vamos a olvidarnos de los proyectos megalómanos donde participan inversores, eléctricas y múltiples intermediarios y nos vamos a ir a algo mucho más sencillo. Simplemente vamos a comprar un panel solar fotovoltaico y vamos a ver qué podemos ganar o perder tanto a corto como a largo plazo. Si, vamos a comprar un solo panel fotovoltaico, lo colocamos en nuestro tejado, y si está seguro nos jubilaremos y nuestros nietos podrán seguir utilizándolo sin problemas.
Actualmente se están retirando en Alemania paneles fotovoltaicos que llevan cuarenta años funcionando, así que la producción a largo plazo está asegurada.
Hablamos siempre de un panel con buen rendimiento y calidad, que si lo elegimos de 230 vatios y obtenemos buen precio nos puede costar unos 690 dólares americanos (usaremos el dólar en los cálculos para que se entienda bien el razonamiento en todos sitios).
3. EN QUÉ INVERTIMOS AL COMPRAR UN PANEL SOLAR
Los paneles solares convierten sin costes de funcionamiento la energía solar en energía eléctrica, la cual medimos directamente en kWh. Y los kWh tienen un valor que medimos en dólares, euros o cualquier otra moneda.
Siempre que el sistema esté perfectamente equilibrado y todo lo que producimos lo estamos consumiendo el panel solar estará produciendo dólares durante los 40 años que lo estemos utilizando.
4. VENTAJAS DE LA INVERSIÓN
A nuestro parecer la mejor inversión es aquella que es segura a largo plazo y la que nos garantiza una rentabilidad mínima. Es por ello que las inversiones más apreciadas son las ligadas a la tierra, a la vivienda o las que producen algo vendible a largo plazo como los árboles. Vamos a ver cómo se comporta nuestro panel si valoramos ambos condicionantes en nuestra inversión.
- Seguridad: La principal ventaja de esta inversión en un panel fotovoltaico es que se trata de comprar un activo que pasa a ser de nuestra propiedad para siempre y lo custodiamos nosotros mismos. Es decir, no estamos expuestos al riesgo de perder el activo que tienen la mayoría de las inversiones cuando son custodiadas por otros. Asimismo obtendremos electricidad ocurra lo que ocurra, así que estamos blindados ante problemas en el suministro futuros o presentes
- Rentabilidad mínima: La siguiente ventaja que tiene comprar un panel solar es que la rentabilidad que obtenemos hoy sólo puede aumentar en el tiempo y nunca bajar. El motivo es que si hay algo claro en este mundo es que los costes de la energía van a seguir subiendo, y quizás muy rápidamente. Es por ello evidente que las rentabilidades que obtenemos en este estudio pueden variar, pero siempre lo harán para aumentar la rentabilidad de quien compró el panel. Ninguna otra inversión que conozcamos se comporta de esta forma.
5. DESVENTAJAS DE LA INVERSIÓN EN ENERGÍA SOLAR
Las principales desventajas de esta inversión no son a nuestro parecer para el usuario sino para quien vende la energía todos los meses. No obstante, sí que hay una serie de complicaciones técnicas adicionales que hay que entender para valorar correctamente la rentabilidad de la inversión y las diferencias que vamos a obtener según tomemos una u otra decisión. Una inversión fotovoltaica puede ser desastrosa si no se hace teniendo en cuenta todas las especificaciones de diseño.
1) Instalaciones aisladas o parcialmente conectadas a la red: Lo más importante que debemos saber es que las instalaciones de usuario final son todas diferentes entre sí. Pueden ser aisladas o parcialmente conectadas a la red y siempre estarán condicionadas por el consumo. En países con una buena reglamentación electrotécnica tendremos menos variabilidad pero las instalaciones son complicados donde no existe reglamentación alguna o es deficiente, y eso ocurre en muchos países del mundo. La instalación se dificulta pero desde luego aumenta la rentabilidad cuanto más problemas técnicos existan en un determinado lugar.
2) Equipos de bajo rendimiento: Los equipos de bajo rendimiento hacen disminuir drásticamente la rentabilidad de las inversiones. La penalización es muy alta especialmente con los inversores de bajo rendimiento en configuraciones híbridas complejas.
3) Ubicación del proyecto: Al ser una instalación off-grid (aislada) la rentabilidad que obtenemos comprando el panel va a depender mucho de la radiación solar del lugar donde se realiza la inversión y también de los costes del usuario en esa ubicación. En nuestro ejemplo hemos elegido la radiación típica de áreas tropicales, alta y estable a lo largo del año.
4) Costes que realmente soporta el usuario: Una complicación de esta inversión es que entre regiones, países y usuarios varía mucho el coste que para el usuario supone la electricidad. Para saberlo con exactitud dividimos el coste total de la factura eléctrica (incluyendo impuestos) entre el número de kWh al mes. Hemos elegido en el ejemplo US $ 0.38 kWh, un dato real de consumo residencial en países donde la energía es cara. Como siempre decimos, las compañías comercializadoras han creado un sistema tan sumamente complejo que pocos saben interpretarlo y es muy difícil para el usuario saber cuánto paga por la energía en cada momento. Pero lo que está claro es que por el día o pagas lo mismo que por la noche o pagas mucho más, nunca menos, y eso es un beneficio al invertir en fotovoltaica. En cualquier caso este dato hay que calcularlo con exactitud.
5) Dificultades de integración: Otro de los problemas de producir uno mismo la energía que necesita es que no es tan fácil gestionarla y utilizarla. Si no conocemos en detalle cómo funcionan nuestros consumos acabaremos poniendo más paneles de los que necesitamos y por lo tanto estaremos desaprovechando gran parte de lo invertido.
6. DATOS DE CÁLCULO
Para calcular la rentabilidad de la inversión en el panel solar hemos diseñado una aplicación en la que el rendimiento del panel quede perfectamente optimizado y buenas condiciones ambientales. Elegimos también material de primera calidad para tener garantías en la durabilidad y rendimiento del material fotovoltaico utilizado.
Si alguien quiere replicar estos cálculos puede usar supuestos similares y los resultados serán muy parecidos. No nos centramos por ello en ningún lugar concreto pero si damos unas ideas generales sobre la forma de hacer los cálculos. Los datos utilizados para el cálculo son los siguientes:
1) Producción de los paneles fotovoltaicos: La producción de los paneles fotovoltaicos se puede calcular de múltiples formas, manualmente, utilizando software o solicitando datos de ensayo al fabricante. Habrá también una variación en el rendimiento según el tipo de panel. Para que no haya dudas nuestros cálculos se refieren siempre a unas condiciones de radiación solar precisos y siguiendo métodos de cálculo según National Renewable Energy Laboratory (NREL), una de las principales referencias mundiales en energía fotovoltaica.
2) Tamaño del sistema fotovoltaico: Adquirimos uno varios paneles fotovoltaicos con una potencia total de 230 Wp.
3) Coste del panel solar: El coste del panel solar se establece en US $ 690 o US 3 $/wp. No contemplamos instalación puesto que uno mismo puede instalar un panel fácilmente. En cualquier caso el coste de la instalación debe ser muy bajo si decidimos contratarlo.
4) Radiación solar: Es aplicable en países con buena radiación solar y relativamente constante a lo largo del año. Los datos que hemos usado en el ejemplo son los indicados en la siguiente gráfica.
5) Consumos: El ejemplo es válido cuando lo aplicamos a un usuario que a lo largo del día tiene un consumo bastante superior a la energía producida por los paneles solares que instala. De esa forma podremos reducir enormemente los costes de acumulación en baterías. En el ejemplo buscamos encontrar aquellas aplicaciones en las que la rentabilidad es más alta. Por eso hemos supuesto un panel solar sin baterías. Los paneles solares pueden usarse sin baterías en muchas aplicaciones que no requieren una alimentación constante de energía, por ejemplo el bombeo de agua. Si necesitamos más estabilidad podemos usar una batería de amortiguación o una batería de almacenamiento si la disponibilidad de energía debe garantizarse durante más tiempo. En nuestro ejemplo podríamos usar el panel por ejemplo para elevar agua en un edificio o para los circuitos de iluminación.
6) AC/DC: La energía eléctrica de los paneles puede luego utilizarse en AC o DC, siendo más rentable hacerlo en DC si ello es posible. Por eso en el ejemplo nos centramos en circuitos DC y usaríamos la energía para aplicaciones como la iluminación o el bombeo de agua.
7) Buscamos un país con los costes de la energía altos. La rentabilidad de la energía solar varía entre países y es mayor en aquellos en los que las tarifas eléctricas son altas. Nos será muy difícil encontrar un país donde los costes de la energía sean altos. Dividiendo el consumo mensual por lo que paga un usuario residencial medio tendremos un coste del kWh que en nuestro ejemplo hemos calculado con datos reales en US 0.38 por kWh incluyendo todos los conceptos. Para replicar el ejemplo en otros usuarios hay que tener en cuenta que el dato de costes por kwh que dan las compañías corresponde solamente al término de energía, para conocer el coste real hay que calcularlo a partir de la factura del usuario.
8) Subsidios: En el ejemplo hemos analizado una rentabilidad prevista sin subsidio ni bonificación fiscal alguna. En países donde la energía fotovoltaica está subsidiada y se den las mismas condiciones de cálculo la rentabilidad será mayor.
9) Otras consideraciones de rentabilidad: El estudio lo hemos hecho detallado pero simplificando conceptos financieros que se le escapan al usuario medio. Tratamos de hacerlo simple evitando tasas bancarias, préstamos, etc. Sólo consideramos comprar un panel al contado y saber cuánto nos ahorramos sin tener en cuenta consideraciones financieras y de valoración temporal de la inversión que crean confusión. Así el estudio se entiende mucho mejor.
En el mundo viven muchos millones de personas que usan la energía y cumplen los requisitos anteriores, para todos ellos son válidos estos cálculos. Para el resto habrá que calcularlo en función de sus costes.
Hay muchos millones más aún que soportan unos costes bastante superiores a los aquí expuestos, son las personas que viven aisladas de la red pública. Es por ello que en los países pobres los costes de la energía son mucho más altos aún.
En plantas eléctricas o generadores diesel los costes comienzan a partir de US $ 0.50 por kWh producido. Eso si se consume toda la energía producida, algo que nunca ocurre.
7. RESULTADOS
Definiendo los datos como lo hemos hecho en los apartados anteriores cualquier estudiante puede calcular fácilmente la rentabilidad de esta inversión, tanto del ejemplo como de la rentabilidad obtenida en aplicaciones similares.
Los resultados obtenidos en nuestro estudio son los siguientes:
- La producción anual alcanzada es la indicada en la Ilustración 1. En total obtenemos una energía anual de 378 kWh.
- El valor de la energía producida según lo que le cuesta al usuario es de US $ 143.64 al año.
- Eso supone que con la inversión realizada obtenemos una rentabilidad anual del 20.82 %.
- Si consideramos que podemos estar usando el panel solar durante 40 años eso quiere decir que si la energía no sube nunca de precio habremos obtenido unos beneficios de US 5,745.60 en todo el periodo de utilización del panel.
8. DISCUSIÓN
Los resultados obtenidos admiten poca discusión porque la producción de electricidad con energía fotovoltaica es algo sobradamente contrastado en todo el mundo. Puede también verificarse rápidamente en cualquier lugar ensayando con un solo panel.
Lo que sí es interesante es discutir la rentabilidad obtenida respecto a otras opciones de inversión actualmente disponibles en cualquier parte del mundo.
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| Producción anual de energía obtenida del panel solar |
1) Las rentabilidades calculadas en este estudio son rentabilidades máximas en una situación totalmente real pero buscando situaciones en los que la energía puede ser aprovechada al máximo. Montando sistemas parecidos encontraremos también rentabilidades altas pero serán inferiores.
2) Según nuestros estudios sobre costes de la energía en buen número de países nos permite afirmar que estas rentabilidades o parecidas pueden obtenerse en países donde la energía es cara y en determinados segmentos de clientes. Nos referimos en especial a todos aquellos clientes que compran la energía en baja tensión y son fuertes consumidores de energía en horas de máxima demanda. Especialmente penalizados están los pequeños y medianos negocios que necesitan usar procesos térmicos (frío o calor) y adquieren la energía en baja tensión.
3) La inversión en paneles es una inversión ilíquida destinada a obtener una rentabilidad fija a corto plazo que con los costes actuales es bien atractiva en muchas situaciones.
4) Las previsiones a corto y medio plazo son que los costes de la energía sigan aumentando por lo que las rentabilidades que aquí calculamos es previsible vayan aumentando progresivamente.
5) Respecto a un depósito bancario la diferencia es que no podremos recuperar la inversión pero la ventaja es que tendremos garantizada la rentabilidad durante muchos años y el rendimiento obtenido puede ser mucho mayor en los casos en los que estemos pagando la energía cara.
6) En conclusión, si encontramos los casos en los que la energía es cara dentro de lo que paga el usuario por el suministro eléctrico y montamos un sistema de generación híbrido que aproveche esta situación estaremos realizando una excelente inversión.
9. SUPUESTOS DE CÁLCULO PARA INSTALACIONES AISLADAS
¿Podemos mejorar la rentabilidad?
Las estimaciones que hemos calculado en los apartados anteriores se han realizado para investigar en qué situaciones la energía solar fotovoltaica puede ser competitiva con la energía eléctrica adquirida directamente a las compañías suministradoras y sin contemplar subvención ni apoyo económico público alguno.
No hemos contemplado la rentabilidad del panel solar en instalaciones aisladas porque cuando la red eléctrica no está disponible no hay ninguna duda de la rentabilidad de la energía solar fotovoltaica. La rentabilidad es mucho mayor en estos casos, porque normalmente procede de generadores que utilizan hidrocarburos como combustibles. En ese caso el coste mínimo sobre el que debe estudiarse la rentabilidad es de unos US $ 0.50 por kWh. Pero teniendo en cuenta que los grupos diesel rara vez trabajan a potencia nominal por el problema de los picos de arranque y par motor debemos siempre considerar unos costes mucho mayores.
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