La tecnología fotovoltaica de concentración utiliza lentes ópticas para enfocar una gran cantidad de luz solar en pequeñas superficies fotovoltaicas con el objeto de generar electricidad de forma más eficiente que otras tecnologías solares. El aumento en la eficiencia proviene de las células fotovoltaicas utilizadas en la tecnología CPV, que pueden ser células multiunión III-V (tres-cinco) en lugar de las células de silicio cristalinas utilizadas en los sistemas fotovoltaicos tradicionales. Para unos mejores resultados, los sistemas CPV también utilizan seguidores que ajustan continuamente la posición de las células en función al sol.
PREGUNTAS FRECUENTES ACERCA DE LA TECNOLOGÍA CPV Y EL SECTOR DE LA ENERGÍA SOLAR
CPV and the Solar Industry
¿Qué es la tecnología solar CPV?
¿En qué se diferencia la tecnología CPV del resto de las tecnologías solares?
La tecnología CPV es una “innovación disruptiva” en el sector de la energía solar, con el potencial de desplazar a la tecnología de células fotovoltaicas de capa fina y de silicio tradicionales y la tecnología de energía solar concentrada (CSP - Concentrated Solar Power) en proyectos a escala de las compañías de servicios públcios en climas soleados y secos. Cada tecnología solar tiene alguna aplicación para la que está mejor indicada. Puesto que la tecnología CPV no requiere agua en su funcionamiento, utiliza mejor el terreno y produce más energía por acre que cualquier otra tecnología solar, la tecnología CPV es la mejor opción en lugares en donde hay una gran abundancia de luz solar, en los que el uso de agua esté restringido y en los que la utilización del terreno pueda constituir un problema.
¿En qué se diferencia la tecnología CPV de la tecnología fotovoltaica tradicional?
En climas soleados y secos la tecnología CPV alcanza un mayor rendimiento y posee menores costes generales de sistema que la tecnología fotovoltaica tradicional.
¿En qué se diferencia la tecnología CPV de la tecnología CSP?
La tecnología CPV requiere menos agua y perturba menos el terreno que la tecnología CSP. De hecho, la tecnología CPV no requiere agua para su funcionamiento y únicamente una cantidad mínima para el mantenimiento periódico. Asimismo, las instalaciones de tecnología CSP han de ser grandes (100MW o superior), por lo que el tiempo de implementación es largo y es difícil conseguir los permisos y la financiación necesarios para el proyecto.
¿Qué mercados geográficos son los más indicados para la tecnología CPV?
La tecnología CPV supera la producción de otras tecnologías solares en climas desérticos. En los Estados Unidos, esto incluye Arizona, California, Nevada, Nuevo Méjico y Tejas. La tecnología CPV también es una opción excelente en lugares en los que puede que no haya pensado, como por ejemplo Colorado y Utah, en los que también hay una gran abundancia de luz solar todo el año.
¿En qué fase se encuentra el sector de la tecnología CPV?
Se han llevado a cabo investigaciones importantes en la tecnología CPV desde los años 70 y, en los últimos años, se han producido enormes avances, especialmente en las áreas de la eficiencia, la mejora del sistema óptico, el aumento de los niveles de concentración y el sistema de seguimiento. Hay en este momento más de 100 empresas que ofrecen la tecnología CPV, la mayoría de ellas han sido fundadas a partir del año 2005.
¿Qué factor es el que abarata los costes de la tecnología CPV?
Los factores de la reducción de los costes de la energía CPV son los mismos que los de las otras tecnologías solares: eficiencia, capacidad y fiabilidad.
La eficiencia de las células solares CPV actualmente es del 40% en producción, considerablemente mayor que la energía fotovoltaica tradicional, que está alrededor del 25%. En cuanto a la capacidad, en lugares soleados los sistemas CPV pueden generar un 40% más energía a lo largo del día por capacidad nominal que los paneles solares con inclinación fija convencionales. La fiabilidad va ligada a la tecnología CPV, a los sistemas CPV y a la empresa que los diseña y fabrica. Una firma de ingeniería externa ha certificado que los sistemas Amonix tienen una vida útil de 50 años.
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¿A qué se dedica Amonix?
Amonix diseña y fabrica sistemas de energía solar fotovoltaica de concentración CPV que no necesitan agua para producir electricidad, utilizan el terreno de forma más eficiente y producen mayor cantidad de energía por acre que cualquier otra tecnología solar. Con la trayectoria más larga en la implementación efectiva de la tecnología CPV dentro del sector, Amonix ha demostrado ser la mejor opción para centrales de energía solar a escala de las compañías de servicios públicos en climas soleados y secos.
Amonix lleva funcionando 21 años y lleva instalando sistemas de energía solar CPV desde 1991. 16 años de implementación en el campo y siete generaciones de desarrollo del sistema, aportan a Amonix la trayectoria más larga de instalaciones del sector.
La experiencia, la estabilidad y la trayectoria probada de Amonix proporcionan una enorme ventaja sobre sus competidores, puesto que los clientes, tales como las compañías de servicios públicos, los productores independientes de energía (IPP - Independent Power Producer) y otros, conocen el fuerte equipo directivo de Amonix, la fiabilidad y la buena financiación de la empresa y, sobre todo, saben que los sistemas van a seguir funcionando al menos durante los siguientes 50 años.
¿Por qué Amonix?
Amonix ha demostrado su eficacia a través de sus 21 años de funcionamiento ,16 años de experiencia en el campo y siete generaciones de desarrollo del sistema.
¿En dónde se encuentra la sede central?
Seal Beach, California.
¿En dónde se encuentran las instalaciones industriales?
Amonix posee instalaciones industriales en North Las Vegas, Nevada, además de instalaciones de investigación y desarrollo en Torrance, California.
¿Cuántos MW de tecnología CPV ha implementado Amonix en sistemas a escala de las compañías de servicios públicos?
Los sistemas Amonix representan 19 MW, más del 70% del total de las instalaciones de la tecnología CPV. Estas rigurosas pruebas de campo en condiciones reales han fortalecido los sistemas CPV propios de la empresa y demostrado su fiabilidad. Actualmente, los sistemas Amonix CPV continúan generando giga vatios-hora (GWh) de energía solar limpia y renovable a un coste competitivo.
¿En dónde se encuentran las centrales?
Hay sistemas Amonix instalados en Arizona, California, Nevada, Colorado y España. Actualmente, estamos ampliando nuestras instalaciones y estamos en proceso de construir la central de energía con tecnología CPV más grande el mundo en Alamosa, Colorado.
¿Quiénes son los clientes y a quién se dirigen las instalaciones?
Los clientes de Amonix son compañías de servicios públicos, productores de energía independientes y otras organizaciones que buscan soluciones solares para uso comercial en climas soleados y secos. La tecnología CPV de Amonix es altamente escalable y, a corto plazo, se enfoca en sistemas a nivel de compañías de servicios públicos con un mínimo de 2 MW.
¿Qué hace Amonix para garantizar la salud y la seguridad medioambiental?
Puesto que los sistemas Amonix usan la tecnología CPV, por naturaleza necesitan menos agua y utilizan el terreno mejor que cualquier otra tecnología solar. De hecho, la tecnología CPV no requiere agua para su funcionamiento y únicamente una cantidad mínima durante la limpieza y el mantenimiento. Los sistemas CPV de Amonix se pueden instalar sin nivelar ni perturbar el terreno, haciendo posible un uso dual del mismo. Y puesto que los sistemas Amonix siguen la trayectoria del sol continuamente durante el día no se producen sombras permanentes en el terreno que puedan alterar la flora o fauna.
Asimismo, el organismo Columbia University Center for Life Cycle Analysis (LCA) llevó a cabo un estudio del funcionamiento del sistema Amonix 7700 durante su ciclo de vida “de la cuna a la tumba” y concluyó que Amonix logra uno de los mejores resultados en el sector de la tecnología fotovoltaica para la emisión gases de efecto invernadero (GEI) durante su vida útil: solo 12 g CO2‐eq./kWh.
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¿Cuán es la diferencia entre las células solares multiunión utilizadas en los sistemas CPV y las utilizadas en los sistemas fotovoltaicos tradicionales?
Las células solares multiunión utilizadas en los sistemas CPV de Amonix funcionan superponiendo materiales semiconductores que poseen diferentes energías de salto. La luz solar entra en la capa que tiene la mayor energía de salto y continúa penetrando la célula solar hasta que alcanza la capa que tiene una menor energía de salto que la energía de su fotón. De esta forma, las células solares multiunión son más eficientes que las células solares con una única capa, puesto que la pérdida de energía del fotón en calor es menor cuando supera la energía de salto del material semiconductor absorbente.
Utilizadas junto con sistemas ópticos concentradores como las lentes Fresnel, las células solares multiunión son capaces de convertir luz solar en electricidad sobrepasando el 40% de eficiencia. Esta eficiencia crece al aumentar el nivel de concentración, pero disminuye al aumentar la temperatura. El sistema CPV de Amonix está diseñado para mantener la temperatura de la célula tan baja como sea posible con la utilización de una refrigeración pasiva. El incomparable rendimiento en condiciones de funcionamiento hace que la tecnología de células multiunión sea rentable dentro de un sistema CPV con un factor de concentración de 500. El alto rendimiento compensa el coste adicional de la refrigeración y el sistema de seguimiento de doble eje necesarios para mantener la alta concentración.
¿Cuándo y cómo ha efectuado Amonix la transición a la tecnología multiunión?
El sector de la tecnología fotovoltaica llevaba tiempo intentando superar los límites de la eficiencia de las células solares de silicio, que llegan a ser bastante ineficientes cuando se las expone a las condiciones extremas de la luz solar concentrada. En 1989, el Electric Power Research Institute (EPRI, Instituto para la investigación de la energía eléctrica) y la sección de investigación de varios cientos de compañías eléctricas nacionales, se dirigieron a Amonix para resolver el problema de estabilización de las células solares. A través de la extensa experiencia en semiconductores de la empresa, Amonix logró estabilizar una célula solar de silicio en condiciones de concentración. Después de un trabajo más extenso se llegó al desarrollo de la célula solar estable con unión posterior de Amonix, que ha sido la parte fundamental de los sistemas CPV de Amonix durante muchos años. En 2005, Amonix produjo la célula de silicio más eficiente del mundo (27,6% de eficiencia en condiciones de concentración) y la fabricó en un entorno comercial, la primera vez que esto se producía en la industria.
Después de muchos años de éxito con las células solares de silicio y muchas generaciones de sistemas CPV, Amonix comenzó su transición al uso de las células solares multiunión. Desarrolladas en principio para su uso en las duras condiciones del espacio, Amonix comenzó a probar las células solares multiunión de “un sol” en el año 2000 cuando la empresa recibió un acuerdo de investigación para adaptar las células multiunión para uso terrestre con sistemas de concentración fotovoltaica. Actualmente, las células solares multiunión superan una eficiencia del 40% en aplicaciones terrestres, la eficiencia más alta del sector. Al sustituir las células solares de silicio por las células multiunión, los sistemas CPV Amonix han logrado conseguir una producción máxima de energía.
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¿Cómo funciona un sistema Amonix?
Los sistemas CPV de Amonix utilizan lentes refractivas Fresnel para enfocar la luz del sol con un factor de 500 en las células solares multiunión. Con eficiencias de producción actuales del 40%, las células solares multiunión son las células de mayor rendimiento del sector, puesto que generan electricidad a partir de una parte más amplia del espectro de la luz. Las células multiunión poseen también por naturaleza un coeficiente de temperatura menor al de las células fotovoltaicas tradicionales, lo que les permite mantener el rendimiento a temperaturas ambiente altas.
Los sistemas Amonix alinean los pares de células solares y lentes Fresnel en un diseño de módulo integrado propio llamado MegaModule® que se elabora en fábrica para permitir tiempos de transporte y construcción más rápidos. Los módulos se montan en una estructura de seguimiento con accionamiento hidráulico exclusivo. El sistema de seguimiento del sistema Amonix sigue la trayectoria solar desde el amanecer hasta el atardecer para mantener el enfoque de la luz solar en las células solares. De esta forma, se garantiza que el sistema genere valores cercanos a la potencia pico de salida durante todo el día y que produzca más energía y mejor ajustada a la curva de demanda de la compañía de servicios públicos. Los sistemas CPV de Amonix pueden generar en lugares soleados un 40% más energía por capacidad nominal que los paneles solares con inclinación fija convencionales.
¿Cuáles son los componentes de un sistema Amonix?
Un sistema Amonix consta de cinco componentes principales:
• El subsistema MegaModule® que concentra la energía del sol en las células solares convirtiéndola en energía eléctrica. Está compuesto de lentes Fresnel y células solares multiunión.
• El subsistema de transmisión que rota el MegaModule® en azimut y en elevación para seguir la trayectoria del sol. El sistema de transmisión consta de una base, un pedestal, una cabeza de apoyo giratoria, un accionador hidráulico y un tubo de torsión.
• El subsistema hidráulico ejerce presión hidráulica a un lado de los accionadores para mover el tubo de torsión y los MegaModules® en elevación y azimut, de forma que el sistema siga la trayectoria del sol. El sistema hidráulico consta de válvulas hidráulicas, un acumulador, una bomba, un depósito y sensores de presión.
• El subsistema de control del seguimiento monitoriza los sensores del sistema, calcula los movimientos necesarios y aplica las señales a las válvulas hidráulicas para rotar el sistema en su seguimiento del sol o replegarlo durante velocidades de viento altas.
• El subsistema de control CA/CC combina la corriente continua de cada MegaModule® individual y la convierte en corriente alterna utilizando inversores comerciales estándar, además de llevar a cabo la interconexión a la red eléctrica.
El subsistema MegaModule® está diseñado para un funcionamiento autónomo conectado a la red o en aplicaciones fuera de red. Se mueve automáticamente entre la posición replegada nocturna y el seguimiento del sol durante el día, generando energía eléctrica cuando la irradiancia normal directa (DNI - Direct Normal Irradiance) supera los 400W/m2.
¿Puedo colocar un sistema Amonix en mi tejado?
Los sistemas Amonix están diseñados únicamente para instalación a nivel del suelo.
¿Cuánto cuesta el sistema Amonix?
Los sistemas Amonix varían de precio en función de su tamaño y ubicación. Póngase en contacto con nosotros para recibir más información.
¿Qué tipo de mantenimiento requiere el sistema Amonix?
Los sistemas Amonix incluyen pocas partes móviles y requieren un mantenimiento mínimo que se puede realizar en el campo. El típico programa de mantenimiento incluye el sistema hidráulico y el lavado intermitente de las lentes.
¿Necesita refrigeración el sistema Amonix?
No es necesario utilizar sistemas de refrigeración adicionales como ventiladores o agua.
¿Puedo comprar un MegaModule® individual de Amonix?
Amonix solo vende sistemas integrados completos para poder garantizar un rendimiento y fiabilidad óptimos.
¿Cuál es la vida útil de un sistema Amonix?
Un estudio de ingeniería externo ha afirmado que la vida útil de un sistema Amonix es de 50 años.
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04/30/2013CPV Intelligence Brief 17-30 April 2013PV-Insider.com
By ksdickson Apr 30, 2013
Amonix converts 36% of direct sunlight into electricityCompanies and organisations mentioned: Amonix, National Renewable Energy Laboratory, SolarJunction, Boeing Spectrolab
CPV Intelligence Brief 17 – 30 April 2013
Amonix converts 36% of direct sunlight into electricity
California-based Amonix, a designer and manufacturer of concentrator photovoltaic (CPV) solar power systems, has converted more than 36% of direct sunlight into electricity.
A module showcasing Amonix’s latest-generation CPV technology has been in outdoor testing from late February to April of this year. During this period, the Amonix module demonstrated a peak operating efficiency of 36.2% measured on March 14, 2013 with a DNI of 876 W/m2, an ambient temperature of 16°C and instantaneous wind speed of 1 m/s, breaking the previous 34.2% peak efficiency set by Amonix in May 2012.
Over the entire testing period, the Amonix module earned a National Renewable Energy Laboratory (NREL) outdoor efficiency rating of 34.9%, a new world record, under international standard operating conditions for concentrator photovoltaics of 900 W/m2, 20°C ambient temperature and 2m/s wind speed, breaking the previous 33.5% rated efficiency record also set by Amonix in May 2012.
The module uses Boeing Spectrolab 40% high efficiency solar cells and Amonix’s proprietary CPV technology to achieve world record performance.
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04/26/2013Amonix Achieves World Record for PV Module Efficiency in Test at NRELThe Wall Street Journal
SEAL BEACH, Calif.--April 26, 2013--
Amonix Inc., the leading designer and manufacturer of concentrator photovoltaic (CPV) solar power systems, announced today that it has successfully converted more than 36% of direct sunlight into electricity. A module showcasing Amonix's latest-generation CPV technology has been in outdoor testing from late February to April of this year. During this period, the Amonix module demonstrated a peak operating efficiency of 36.2% measured on March 14, 2013 with a DNI of 876 W/m(2) , an ambient temperature of 16degC and instantaneous wind speed of 1 m/s, breaking the previous 34.2% peak efficiency set by Amonix in May 2012.
Over the entire testing period, the Amonix module earned a National Renewable Energy Laboratory (NREL) outdoor efficiency rating of 34.9%, a new world record, under international standard operating conditions for concentrator photovoltaics of 900 W/m(2) , 20degC ambient temperature and 2m/s wind speed, breaking the previous 33.5% rated efficiency record also set by Amonix in May 2012. The module uses Boeing Spectrolab 40% high efficiency solar cells and Amonix's proprietary CPV technology to achieve world record performance.
This result continues Amonix's long history of leading the world in solar module efficiency, having been the first to convert over 1/3(rd) of the sun's energy in May 2012, and the first to break 30% module efficiency in 2011.
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02/28/2013Amonix, Solar Junction Plot CPV Efficiency Gains, Lower CostsRenewableEnergyWorld.com
New Hampshire, USA -- The two current record-holders in concentrated solar PV (CPV) cell and module technology hope that combining efforts will boost performance, and lower costs, to finally fulfill CPV's promise of lower levelized cost of electricity (LCOE) compared with other solar technologies.
Last October Solar Junction topped 44 percent efficiency with its multijunction solar cells. Amonix set the top market for a CPV module in May 2012 at 33.5 percent, using ~40 percent efficient cells supplied by Spectrolab. Putting the two together will push the end efficiency significantly higher, they believe, which is the key to reducing total system costs over time. And that is CPV's real selling point over other solar PV technologies: despite higher upfront costs, it makes up for that with lower LCOE over the system's lifetime.
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11/28/2012Western dreams: The Alamosa Solar project, the world's largest CPV plantSolar Server
The Western United States is a big place. The sheer scale of the landscape overwhelms; in many states you can drive hundreds of kilometers in any direction, through prairies, forests, mountains and deserts, without encountering a city.
This land has always attracted ambitious individuals; after the Native Americans came trappers, prospectors for gold and silver, farmers, ranchers, those fleeing religious persecution, and more recently, hippies and entrepreneurs.
In the Western state of Colorado, on the high prairie of the San Luis Valley, facing the wall of the San Juan Mountains, is one of the most ambitious solar projects yet undertaken. Above the rabbitbrush and greasewood are a series of 15 by 21 meter arrays of lenses, rising on hundreds of metal poles like an alien orchard.
This is Cogentrix' Alamosa Solar project, the world's largest concentrating photovoltaic (CPV) project, which we bring you as Solar Server's November 2012 Solar Energy System of the Month.
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11/14/2012Report: CPV could be 30% cheaper than PV by 2016PV Tech
Improved technology and decreasing costs could boost concentrated PV (CPV) installations to 3GW worldwide within four years, according to research.
A report by IMS Research said that advances in CPV technology would drive down costs by 16% annually, prompting an increase in installations from today’s cumulative total of around 160MW to 3GW by 2016.
“With companies such as Solar Junction breaking cell efficiency records and Amonix capable of producing 34.2% efficient commercial modules, and focused on driving down system prices, acceptance of CPV as a utility-scale generation method is predicted to accelerate,” said report co-author and IMS Research Analyst Jemma Davies.
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