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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE
CARTAGENA

Escuela Técnica Superior de Ingeniería
Industrial

Estudio sobre la viabilidad, costes y
amortización de distintos módulos
fotovoltaicos en una empresa de
fabricación industrial

TRABAJO FIN DE GRADO
GRADO EN INGENIERÍA EN TECNOLOGÍAS
INDUSTRIALES

Autor: Inmaculada Mula Pérez
Director: Óscar de Francisco Ortiz

Cartagena, Agosto de 2023

Estudio sobre la viabilidad, costes y amortización de
distintos módulos fotovoltaicos en una empresa de
fabricación industrial

RESUMEN

Trabajo de fin de grado
Curso 2023

En un mundo cada vez más globalizado y, a su vez, más concienciado con el medio
ambiente, las energías renovables se sitúan en el principal foco de estudio y desarrollo.
La energía solar, aquella que aprovecha los fotones de la luz del Sol para la producción
de electricidad, se sitúa como una de las renovables más importantes en España y
Europa, y cada vez más viviendas y negocios implementan sistemas de conversión
fotovoltaica en su beneficio.
El presente proyecto trata de alcanzar una solución óptima de aprovechamiento de la
luz solar en una empresa, comparando diferentes tipos de paneles solares disponibles
en el mercado y sus correspondientes inversiones y rentabilidades a largo plazo.
Para ello, se han realizado tanto cálculos matemáticos como simulaciones
proporcionadas por PVSyst, una plataforma desarrollada específicamente para estudiar
el comportamiento de instalaciones solares, de forma que se pueda tomar la decisión
adecuada según los intereses de la empresa.

iii

Estudio sobre la viabilidad, costes y amortización de
distintos módulos fotovoltaicos en una empresa de
fabricación industrial

ABSTRACT

Trabajo de fin de grado
Curso 2023

In an increasingly globalized world and, in turn, more aware of the environment, the
renewable energies are at the center of studies and development’s attention.
Solar power, the one that takes advantage of the sunlight’s photons to produce
electricity, is positioned as one of the most important renewables in Spain and Europe,
with more and more houses and businesses installing photovoltaic conversion systems
on their benefit.
The present project attempts to reach an ideal solution of using the solar light in a
company, comparing different types of solar panels available in the market and their
corresponding investments and profitability in the long term.
For that purpose, both mathematic calculations and simulations provided by PVSyst, a
platform developed specifically for study the behavior of solar power installations, have
been done in order to take the suitable decision according to the company’s interest.

Estudio sobre la viabilidad, costes y amortización de
distintos módulos fotovoltaicos en una empresa de
fabricación industrial

AGRADECIMIENTOS
A mis padres y mi hermana, por su apoyo incondicional durante estos cuatro años de
universidad. Gracias por siempre confiar en mí y haberme hecho ser quién soy.
A todos mis amigos, porque sin vosotros nada de esto habría sido posible. Espero que a
cada paso que demos sigamos estando juntos.
A la Universidad Politécnica de Cartagena y a la ciudad de Cartagena en general, por
haberme hecho crecer, madurar y formarme en base a esfuerzo y trabajo. También por
la cantidad de personas maravillosas que me han dado, como son mis compañeros de
clase y resto de amigos.
Por último, infinitas gracias a mi tutor Óscar, por ayudarme y estar ahí cuando más lo
necesitaba, y hacerme ver el lado bueno de las cosas.

Trabajo de fin de grado
Curso 2023

ac
ÍNDICE
Capítulo 1 : PREFACIO .......................................................................................................... 1
1.1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................... 2
1.2 OBJETIVO Y MOTIVACIÓN ................................................................................................... 2
1.3 ALCANCE Y METODOLOGÍA ................................................................................................. 3
Capítulo 2 : LAS ENERGÍAS RENOVABLES HOY EN DÍA ........................................................... 4
2.1 TIPOS DE ENERGÍAS RENOVABLES ...................................................................................... 5
2.2.1 Energía solar: ................................................................................................................ 5
2.2.2 Energía eólica: .............................................................................................................. 6
2.2.3 Energía hidráulica: ........................................................................................................ 8
2.2.4 Energía geotérmica: ..................................................................................................... 9
2.2.5 Energía de la biomasa: ............................................................................................... 11
2.2.6 Energía del mar: ......................................................................................................... 12
2.2 VENTAJAS E INCONVENIENTES .......................................................................................... 13
2.3 INFLUENCIA DE LAS MISMAS A NIVEL MUNDIAL .............................................................. 13
Capítulo 3 : LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA ............................................................................ 18
3.1 EL SECTOR FOTOVOLTAICO EN LA UNIÓN EUROPEA ........................................................ 19
3.1.1 El sector fotovoltaico en España ................................................................................ 21
3.2 NORMATIVAS Y ORDENANZAS DE APLICACIÓN ................................................................ 23
3.3 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO ..................................................................................... 24
3.3.1 ¿Qué es el efecto fotovoltaico? ................................................................................. 24
3.3.2 ¿Qué son las celdas solares? ...................................................................................... 25
3.3.3 ¿Qué es un inversor? .................................................................................................. 28
3.4 TIPOS DE PANELES SOLARES ............................................................................................. 30
3.4.1 Paneles solares monocristalinos ................................................................................ 30
3.4.2 Paneles solares policristalinos .................................................................................... 30
3.4.3 Paneles solares amorfos ............................................................................................. 31
3.4.4 Paneles solares híbridos ............................................................................................. 31

vii

Estudio sobre la viabilidad, costes y amortización de
distintos módulos fotovoltaicos en una empresa de
fabricación industrial
3.5 TIPOS DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS ............................................................................... 32
Capítulo 4 : DIMENSIONAMIENTO DE LA INSTALACIÓN ....................................................... 35
4.1 SITUACIÓNDE LA EMPRESA .............................................................................................. 36
4.1.1 Emplazamiento ........................................................................................................... 36
4.1.2 Plantas a optimizar ..................................................................................................... 36
4.2 PROPUESTAS ..................................................................................................................... 39
4.2.1 OPCIÓN 1: INSTALACIÓN DE UNA PLANTA SOLAR DESDE CERO ................................ 39
4.2.2 OPCIÓN 2: OPCIÓN 1 CON APROVECHAMIENTO DE LOS ESPACIOS LIBRES .............. 62
Capítulo 5 : CONCLUSIONES ............................................................................................... 70
5.1 TRABAJOS FUTUROS .......................................................................................................... 72
Capítulo 6 : REFERENCIAS ................................................................................................... 73
Capítulo 7 ANEXOS ............................................................................................................ 81
ANEXO 1 .................................................................................................................................. 82
ANEXO 2 .................................................................................................................................. 85
ANEXO 3 .................................................................................................................................. 93
ANEXO 4 .................................................................................................................................. 96
ANEXO 5 ................................................................................................................................ 100
ANEXO 6 ................................................................................................................................ 116
ANEXO 7 ................................................................................................................................ 120

viii

Trabajo de fin de grado
Curso 2023

ac
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2.1. Primer panel fotovoltaico creado por Frittz ................................................................ 6
Figura 2.2. Ejemplo de una instalación fotovoltaica actual .......................................................... 6
Figura 2.3. Energía eólica on-shore ............................................................................................... 7
Figura 2.4. Energía eólica off-shore............................................................................................... 7
Figura 2.5. Molino hidráulico antiguo ........................................................................................... 9
Figura 2.6. Presa de Saucelle, Río Duero ....................................................................................... 9
Figura 2.7. Cappetti, 100 años de geotermia en Larderello 2016. Primera unidad de 250 kW .. 10
Figura 2.8. Círculo de biomasa .................................................................................................... 11
Figura 2.9. Vista del nuevo dique de abrigo que alberga la central de Mutriku, Guipúzcoa ...... 13
Figura 2.10. Consumo energético mundial en 2018 ................................................................... 14
Figura 2.11. Demanda energética y emisiones a nivel mundial en el año 2021 ......................... 15
Figura 2.12. Enerdata, evolución de las renovables .................................................................... 16
Figura 2.13. IRENA, evolución de los diferentes tipos de renovables en Europa ....................... 16
Figura 2.14. IRENA, evolución de los diferentes tipos de renovables en Europa, 2 ................... 17
Figura 3.1. El Sol como principal fuente de energía .................................................................... 19
Figura 3.2. La energía solar en los países de la Unión Europea .................................................. 20
Figura 3.3. Previsión a futuro del mercado solar fotovoltaico en la UE ...................................... 21
Figura 3.4. Evolución de la generación no renovable y renovable en España ............................ 22
Figura 3.5. Generación renovable por tecnología en España ..................................................... 22
Figura 3.6. El efecto fotovoltaico ................................................................................................ 25
Figura 3.7. Estructura atómica del Silicio .................................................................................... 25
Figura 3.8. Funcionamiento de una celda solar .......................................................................... 26
Figura 3.9. Perovskita .................................................................................................................. 26
Figura 3.10. Campo de trackers .................................................................................................. 27
Figura 3.11. Voltaje y corriente de un panel fotovoltaico, punto de máxima potencia ............. 28
Figura 3.12. Esquema general de una instalación solar .............................................................. 29
Figura 3.13. Estructura atómica de un material a) monocristalino, b) policristalino y c) amorfo
..................................................................................................................................................... 31
Figura 3.14. Ventajas de los sistemas conectados a la red ......................................................... 32
Figura 3.15. Esquema y componentes de una instalación fotovoltaica conectada a red ........... 33
Figura 4.1. Plano de la cubierta de la empresa ........................................................................... 36
Figura 4.2. Imagen real de la cubierta de la empresa ................................................................. 36
Figura 4.3. Captura de pantalla de la plataforma IngeconSunMonitor ...................................... 37
Figura 4.4. Inclinación y orientación de un panel solar............................................................... 39
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Estudio sobre la viabilidad, costes y amortización de
distintos módulos fotovoltaicos en una empresa de
fabricación industrial
Figura 4.5. Hemisferios norte y sur ............................................................................................. 40
Figura 4.6. Ejemplo de instalación con existencia de sombras ................................................... 41
Figura 4.7. Ejemplo de analema solar para un observador en el hemisferio norte .................... 41
Figura 4.8. Diagrama de sombras ................................................................................................ 42
Figura 4.9. Cálculo de la distancia entre filas de paneles solares ............................................... 42
Figura 4.10. Rango de tensiones admisibles por el inversor ....................................................... 44
Figura 4.11. Plantilla Excel para la realización de los cálculos .................................................... 47
Figura 4.12. Logo del software PVSyst ........................................................................................ 48
Figura 4.13. Logo del software Sunny Design ............................................................................. 50
Figura 4.14. Logo del software LibreCad ..................................................................................... 50
Figura 4.15. Distribución en planta para la marca SunPower y espacios libres .......................... 51
Figura 4.16. Distribución en planta para la marca LG y espacios libres ...................................... 52
Figura 4.17. Distribución en planta para la marca Jinko Solar y espacios libres ......................... 53
Figura 4.18. Distribución en planta para Longi Solar y espacios libres ....................................... 54
Figura 4.19. Distribución en planta para Sun Power aprovechando espacios libres .................. 63
Figura 4.20. Distribución en planta para LG aprovechando espacios libres ............................... 64
Figura 4.21. Distribución en planta para Jinko Solar aprovechando espacios libres .................. 65
Figura 4.22. Distribución en planta para Longi Solar aprovechando espacios libres .................. 66
Figura 7.1. Definición de la planta PP1 en PVSyst ....................................................................... 82
Figura 7.2. Establecimiento de pérdidas por envejecimiento, suciedad y otras en el programa 82
Figura 7.3. Informe proporcionado sobre la producción esperada ............................................ 83
Figura 7.4. Captura de pantalla de la producción real de la planta en el año 2022 ................... 84
Figura 7.5. Gráfico de comparación entre la producción esperada y la real .............................. 84
Figura 7.6. Análisis de la distribución con Sun Power, PP1 ......................................................... 85
Figura 7.7. Análisis de la distribución por PVSyst con Sun Power, PP1 ....................................... 85
Figura 7.8. Análisis de la distribución con LG, PP1 ...................................................................... 86
Figura 7.9. Análisis de la distribución por PVSyst con LG, PP1 .................................................... 86
Figura 7.10. Análisis de la distribución por PVSysti con Longi Solar, PP1 ................................... 87
Figura 7.11. Análisis de la distribución con Jinko Solar, PP1 ....................................................... 87
Figura 7.12. Análisis de la distribución con Longi Solar, PP1 ...................................................... 88
Figura 7.13. Análisis de la distribución por PVSyst con Longi Solar, PP1 .................................... 88
Figura 7.14. Análisis de la distribución con Sun Power, PP2 ....................................................... 89
Figura 7.15. Análisis de la distribución por PVSyst con Sun Power, PP2 ..................................... 89
Figura 7.16. Análisis de la distribución con LG, PP2 .................................................................... 90
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Trabajo de fin de grado
Curso 2023

ac
Figura 7.17. Análisis de la distribución por PVSyst con LG, PP2 .................................................. 90
Figura 7.18. Análisis de la distribución con JinkoSolar, PP2 ........................................................ 91
Figura 7.19. Análisis de la distribución por PVSyst con Jinko Solar, PP2 ..................................... 91
Figura 7.20. Análisis de la distribución con Longi Solar, PP2 ...................................................... 92
Figura 7.21. Análisis de la distribución por PVSyst con Longi Solar, PP2 .................................... 92
Figura 7.22. Pestaña principal de un proyecto conectado a la red en PVSyst ............................ 93
Figura 7.23. Pestaña de orientación............................................................................................ 93
Figura 7.24. Pestaña de sistema. Ejemplo de PP2....................................................................... 94
Figura 7.25. Pestaña de autoconsumo ........................................................................................ 94
Figura 7.26. Valores mensuales................................................................................................... 95
Figura 7.27. Perfil diario .............................................................................................................. 95
Figura 7.28. Ficha técnica SunPower MAXEON 3 ........................................................................ 96
Figura 7.29. Ficha técnica LG Neon R .......................................................................................... 97
Figura 7.30. Ficha técnica Jinko Solar .......................................................................................... 98
Figura 7.31. Ficha técnica Longi Solar ......................................................................................... 99
Figura 7.32. Simulación mediante PVSyst con SunPower MAXEON 3 para PP1, 1 ................... 100
Figura 7.33. Simulación mediante PVSyst con SunPower MAXEON 3 para PP1, 2 ................... 101
Figura 7.34. Simulación mediante PVSyst con LG Neon R para PP1, 1 ..................................... 102
Figura 7.35. Simulación mediante PVSyst con LG Neon R para PP1, 2 ..................................... 103
Figura 7.36. Simulación mediante PVSyst con Jinko Solar para PP1, 1 ..................................... 104
Figura 7.37. Simulación mediante PVSyst con Jinko Solar para PP1, 2 ..................................... 105
Figura 7.38. Simulación mediante PVSyst con Longi Solar para PP1, 1 .................................... 106
Figura 7.39. Simulación mediante PVSyst con Longi Solar para PP1, 2 .................................... 107
Figura 7.40. Simulación mediante PVSyst con SunPower MAX 3 para PP2, 1 .......................... 108
Figura 7.41 Simulación mediante PVSyst con SunPower MAX 3 para PP2, 2 ........................... 109
Figura 7.42. Simulación mediante PVSyst con LG Neon R para PP2, 1 ..................................... 110
Figura 7.43. Simulación mediante PVSyst con LG Neon R para PP2, 2 ..................................... 111
Figura 7.44. Simulación mediante PVSyst con Jinko Solar para PP2, 1 ..................................... 112
Figura 7.45. Simulación mediante PVSyst con Jinko Solar para PP2, 2 ..................................... 113
Figura 7.46. Simulación mediante PVSyst con Longi Solar para PP2, 1 .................................... 114
Figura 7.47. Simulación mediante PVSyst con Jinko Solar para PP2, 2 ..................................... 115
Figura 7.48. Página principal de Sunny Design .......................................................................... 116
Figura 7.49. Configuración de la superficie sobre la que se va a realizar la instalación en
SunnyDesign .............................................................................................................................. 117
Figura 7.50. Definición de obstáculos en dicha superficie mediante SunnyDesign .................. 117
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Estudio sobre la viabilidad, costes y amortización de
distintos módulos fotovoltaicos en una empresa de
fabricación industrial
Figura 7.51. Elección del tipo de placa y resto de parámetros en Sunny Design ...................... 118
Figura 7.52. Diseño eléctrico en Sunny Design ......................................................................... 118
Figura 7.53. Elección del inversor disponible en Sunny Design ................................................ 119
Figura 7.54. Diseño de strings con Sunny Design ...................................................................... 119

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xii

Trabajo de fin de grado
Curso 2023

ac
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 2.1. Ventajas e inconvenientes de las energías renovables .............................................. 13
Tabla 4.1. Hipótesis organización de PP1 .................................................................................... 38
Tabla 4.2. Marca, potencia pico y eficiencia de las placas estudiadas ........................................ 47
Tabla 4.3. Resultados en PP1 ...................................................................................................... 49
Tabla 4.4. Resultados en PP2 ...................................................................................................... 49
Tabla 4.5. Distribución Sun Power MAXEON 3 ............................................................................ 51
Tabla 4.6. Distribución LG Neon R ............................................................................................... 52
Tabla 4.7. Distribución Jinko Solar .............................................................................................. 53
Tabla 4.8. Distribución Longi Solar .............................................................................................. 54
Tabla 4.9. Precio del Wp según la marca .................................................................................... 55
Tabla 4.10. Porcentajes a tomar en relación al precio base para la realización del presupuesto
..................................................................................................................................................... 56
Tabla 4.11. Parámetros a tener en cuenta para el cálculo de la rentabilidad a largo plazo ....... 56
Tabla 4.12. Presupuesto para PP1 con paneles SunPower MAX 3 ............................................. 57
Tabla 4.13. Presupuesto para PP2 con paneles SunPower MAX 3 ............................................. 57
Tabla 4.14. Presupuesto para PP1 con paneles LG Neon R......................................................... 58
Tabla 4.15. Presupuesto para PP2 con paneles LG Neon R......................................................... 58
Tabla 4.16. Presupuesto para PP1 con paneles Jinko Solar Tiger Neo ........................................ 59
Tabla 4.17. Presupuesto para PP2 con paneles Jinko Solar Tiger Neo ........................................ 59
Tabla 4.18. Presupuesto para PP1 con paneles Longi Solar ........................................................ 60
Tabla 4.19. Presupuesto para PP2 con paneles Longi Solar ........................................................ 60
Tabla 4.20. Resultados estudio de rentabilidad .......................................................................... 61
Tabla 4.21. Instalación de paneles SunPower MAX 2 en los espacios libres .............................. 63
Tabla 4.22. Instalación de paneles LG Neon R en los espacios libres ......................................... 64
Tabla 4.23. Instalación de paneles Jinko Solar en los espacios libres ......................................... 65
Tabla 4.24. Instalación de paneles Longi Solar en los espacios libres ......................................... 66
Tabla 4.25. Presupuesto de ampliación con paneles Sun Power MAX 3 .................................... 67
Tabla 4.26. Presupuesto de ampliación con paneles LG Neon R ................................................ 67
Tabla 4.27. Presupuesto de ampliación con paneles Jinko Solar ................................................ 68
Tabla 4.28. Presupuesto de ampliación con paneles Longi Solar ............................................... 68
Tabla 4.29. Resultados estudio de rentabilidad ampliación ....................................................... 69
Tabla 7.1. Estudio de rentabilidad para PP1 con Sun Power MAX 3 ......................................... 120

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xiii

Estudio sobre la viabilidad, costes y amortización de
distintos módulos fotovoltaicos en una empresa de
fabricación industrial
Tabla 7.2. Estudio de rentabilidad para PP2 con Sun Power MAX 3 ......................................... 120
Tabla 7.3. Estudio de rentabilidad para PP1 con LG Neon R ..................................................... 121
Tabla 7.4. Estudio de rentabilidad para PP2 con LG Neon R ..................................................... 121
Tabla 7.5. Estudio de rentabilidad para PP1 con Jinko Solar .................................................... 122
Tabla 7.6. Estudio de rentabilidad para PP2 con Jinko Solar .................................................... 122
Tabla 7.7. Estudio de rentabilidad para PP1 con Longi Solar .................................................... 123
Tabla 7.8. Estudio de rentabilidad para PP2 con Longi Solar .................................................... 123
Tabla 7.9. Estudio de rentabilidad de la ampliación de la planta con Sun Power .................... 124
Tabla 7.10. Estudio de rentabilidad de la ampliación de la planta con LG Neon R ................... 124
Tabla 7.11. Estudio de rentabilidad de la ampliación de la planta con Jinko Solar .................. 125
Tabla 7.12. Estudio de rentabilidad de la ampliación de la planta con Longi Solar .................. 125

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Estudio sobre la viabilidad, costes y amortización de
distintos módulos fotovoltaicos en una empresa de
fabricación industrial

Capítulo 1 : PREFACIO

Trabajo de fin de grado
Curso 2023

ac
1.1 INTRODUCCIÓN
La primera evidencia que se tiene del uso de una fuente de energía externa por parte
del ser humano llegó hace más de un millón de años con el descubrimiento del fuego.
Con el paso del tiempo y la necesidad de evolucionar, se han sucedido diferentes
descubrimientos tales como la rueda, la combustión del carbón o la madera, el petróleo
o la electricidad, hasta llegar a la sociedad de hoy en día.
Esta es una sociedad que, dadas las circunstancias, comienza a preocuparse por aspectos
como la contaminación, el cambio climático y la escasez de recursos fósiles, lo que ha
conducido a la aparición de las llamadas energías renovables. Estas reciben ese nombre
debido a su presencia en la naturaleza y su habilidad de renovarse de manera constante,
lo que se traduce en una reducción drástica de los niveles de emisiones. Entre ellas,
podemos encontrar la energía solar, la eólica,la energía generada por las olas y mareas,
biomasa y biocarburantes, energía geotérmica…
En la actualidad, cualquier empresa tiene como cuestión clave la gestión ambiental, es
decir, encontrar el camino en el que se respete y proteja el medio ambiente. Las energías
renovables cobran, por tanto, una gran importancia también en el sector industrial, en
el que cada vez más negocios ponen en marcha proyectos de instalación de las mismas
partiendo de un mercado que continuamente busca mejorar.

1.2 OBJETIVO Y MOTIVACIÓN
El presente proyecto está enfocado en la energía solar. La empresa en la que he
realizado las prácticas busca optimizar su instalación fotovoltaica, determinando así la
viabilidad y rentabilidad a largo plazo de la implementación de módulos fotovoltaicos
nuevos.
Se compararán diferentes tipos de módulos, analizando los costos y su posterior
amortización, el rendimiento y eficiencia energética, y su rentabilidad a largo plazo, bien
sea realizando una instalación al completo desde cero, o bien buscando la forma de
mejorar en algunos puntos la que actualmente está.

Estudio sobre la viabilidad, costes y amortización de
distintos módulos fotovoltaicos en una empresa de
fabricación industrial
1.3 ALCANCE Y METODOLOGÍA
El objetivo es realizar un estudio completo que permita a la empresa llevarlo a la realidad
si así lo desea. Para ello, tras explicar en qué consisten las energías renovables (y más
concretamente la energía fotovoltaica), se profundizará en cómo realizar el cálculo de
una instalación solar para que esta sea lo más óptima posible, comparando diferentes
tipos de placas y sus consiguientes producciones estimadas y presupuestos.
Se explicará el fundamento teórico y las expresiones utilizadas para dicho cálculo,
finalizando con el cálculo del ROI (Retorno Sobre La Inversión), de manera que la
empresa pueda tomar la decisión que considere más oportuna.

Trabajo de fin de grado
Curso 2023

Capítulo 2 : LAS ENERGÍAS RENOVABLES
HOY EN DÍA

Estudio sobre la viabilidad, costes y amortización de
distintos módulos fotovoltaicos en una empresa de
fabricación industrial
2.1 TIPOS DE ENERGÍAS RENOVABLES
Como se ha mencionado con anterioridad, la sociedad actual ha llegado a un punto
crítico en lo que respecta a diferentes ámbitos, uno de ellos el de producción de energía.
El consumo exponencialmente creciente de combustibles fósiles ha desencadenado
gran cantidad de problemas que acostumbran a ser motivo de titulares en los medios
de comunicación y que influyen esencialmente en nuestras vidas. Según expone Jaime
González Velasco en su libro “Energías Renovables” [1], dichos problemas pueden
clasificarse en tres categorías relacionadas entre sí: problemas medioambientales,
problemas de sostenibilidad y problemas social-políticos. Para combatirlos, se ha
buscado desarrollar fuentes de energía que se produzcan de forma continua e
inagotable a escala humana, y que minimicen el impacto causado al medio ambiente:
las energías renovables. A continuación, se encuentra una breve explicación de cada una
de ellas.
2.2.1 Energía solar:
La energía solar es aquella fuente de energía renovable que permite convertir los rayos
del sol en energía, ya sea en forma de electricidad o calor. De esta manera, se distinguen
dos grupos:
• Energía solar fotovoltaica: es el tipo de energía solar más conocida. Obtiene
provecho de la luz del sol, transformándola en electricidad mediante módulos
fotovoltaicos. Puede instalarse en viviendas particulares o en grandes superficies
de terreno (formando las plantas fotovoltaicas)[2]. El presente proyecto se
centra en este tipo, por lo que posteriormente se explicará más a fondo.
• Energía solar térmica: hace uso del calor proveniente del sol mediante colectores
térmicos que capturan y concentran su energía calorífica, con el objetivo de
servir desde calefacción o agua caliente, hasta actividades de uso doméstico o
nivel industrial.
La energía solar está transformando el mundo desde sus orígenes. En numerosos
artículos, como el del escritor madrileño Mariano Vázquez Espí [3], se consta que fueron
los Griegos los primeros en idear construcciones para que estas aprovecharan la luz y el
calor del sol. Más tarde fueron los Romanos los creadores de invernaderos que, con

Trabajo de fin de grado
Curso 2023

ac
ventanas de cristal, conseguían que los alimentos crecieran adecuadamente.
Posteriormente y a pesar de que algunos científicos como Charles Fritts ya crearon el
primer dispositivo capaz de generar electricidad mediante la energía del Sol (Figura 2.1),
no fue hasta finales de los 90 cuando se comenzó la impulsión definitiva de su uso. En la
segunda figura se ve lo que sería una planta solar actual (Figura 2.2).
Hoy en día es un movimiento a nivel mundial que comenzó con el protocolo de Kioto
(acuerdo internacional creado con el fin de reducir la transmisión de gases participantes
en el aumento de la contaminación [5]) y que continuó con el compromiso alcanzado
por la Unión Europea en materia de cambio climático.
La energía solar en el mundo que nos rodea sigue siendo la de más rápido crecimiento,
con países como China, Estados Unidos o Japón a la cabeza. En general en todos los
mercados está experimentando grandes crecimientos, estimándose una participación
en la producción de la electricidad mundial de un 16% para el 2050 [6].
2.2.2 Energía eólica:
La energía eólica es aquella que se obtiene del viento, aprovechando la energía cinética
del mismo en movimiento mediante grandes turbinas eólicas y generadores, que la
convierten en electricidad.
El viento es un efecto ocasionado por la radiación solar. Cuando la superficie terrestre
experimenta un calentamiento dispar, se formar áreas de alta y baja presión, generando
movimientos de la masa de aire que rodea nuestro planta y dando lugar a este
fenómeno [7]. Como se suele decir, el viento es energía en movimiento, que puede ser
Figura 2.2. Ejemplo de una instalación fotovoltaica
actual [5]

Figura 2.1. Primer panel fotovoltaico creado por Fritts
[4]

Estudio sobre la viabilidad, costes y amortización de
distintos módulos fotovoltaicos en una empresa de
fabricación industrial
capturada para la generación de energía mecánica rotativa y, consecuentemente, para
la producción de energía eléctrica.
Según el Instituto Argentino de la Energía [8], el uso de la energía eólica tiene sus raíces
año 4500 a.d.c, en el cual los antiguos habitantes de Egipto comenzaron a beneficiarse
de ella empleando velas en la navegación por el Nilo. Desde entonces los molinos
movidos por el viento han sido utilizados con diferentes objetivos como el riego, la
molienda de diferentes materiales o alimentos, prensado de olivas, labores de bombas
de agua, etc.
La utilización de turbinas de viento para producir electricidad comenzó en lugares como
Holanda o Dinamarca a finales del siglo XIX y, continuando con su evolución, ha
alcanzado el día de hoy y se sitúa como una de las más potentes energías renovables.
Existen principalmente dos grupos de mecanismos que se benefician de la energía del
viento: los molinos, utilizados fundamentalmente para bombeo de agua (lo cual es muy
usual en el mundo rural) y los aerogeneradores, dispositivos fundamentalmente
proyectados para la producción de electricidad. Dentro de estos últimos y en función de
la ubicación de los parques, se encuentra la siguiente clasificación [9]:
• Energía eólica terrestre u on-shore: son parques eólicos que se localizanen tierra
firme, como se aprecia en la siguiente figura [10]:

• Energía eólica marina u off-shore: por su parte, estos se encuentran en el mar,
como se observa a continuación:

Figura 2.3. Energía eólica on-shore [10]
Figura 2.4. Energía eólica off-shore [10]

Trabajo de fin de grado
Curso 2023

ac
La respuesta a cuál de ambos tipos podría ser mejor que el otro y porqué, reside en la
propia casuística del entorno en el que se requiera la instalación. La velocidad del viento
en alta mar es muchísimo mayor al no encontrar barreras que frenen su fuerza, lo que
permite generar una potencia muy superior a la producida por un aerogenerador en
tierra, donde el viento sí encuentra barreras y cuya fuerza es mucho menor. Por otra
parte, los costes de instalación y mantenimiento de los parques marinos son muy
superiores, por lo que dependiendo de los recursos disponibles y el objetivo del sistema
se elegirá un tipo u otro.
En definitiva, la energía eólica llegó para quedarse y recorrer un largo camino de
desarrollo. A pesar de que queden algunos inconvenientes por superar, como el impacto
medioambiental o paisajístico, la Agencia Internacional de la Energía estima que la eólica
pueda abastecer al 9% de la demanda eléctrica a nivel mundial y más del 20% en Europa
cerca del 2040. En España continúa siendo la primera fuente de generación eléctrica [11]
.

2.2.3 Energía hidráulica:
La energía hidráulica es la terminación empleada para hacer referencia a aquella que
aprovecha la energía mecánica debida a la agitación del agua. Si se habla concretamente
de la energía hidroeléctrica supone además el fin de producir electricidad, gracias a las
centrales hidroeléctricas. En ellas, la energía derivada de la combinación de la cinética y
la potencial de los movimientos del agua genera el giro de una turbina, que enlazada a
un transformador, da lugar a la producción de corriente eléctrica.
Según su ubicación y, por tanto, según el origen de agua que emplean, las centrales
hidráulicas se clasifican en [12]:
• Centrales de embalse: se forman embalses mediante la construcción de presas
de forma que el caudal de agua que atraviesa las turbinas es regulado.
• Centrales de agua fluyente: empleadas en ríos de caudal regular donde parte del
cauce de los mismos es desviado y, tras la obtención de la energía, es devuelto.
• Centrales reversibles o de bombeo: destinan parte de la energía generada en
bombear de vuelta el agua al embalse.

Estudio sobre la viabilidad, costes y amortización de
distintos módulos fotovoltaicos en una empresa de
fabricación industrial
Civilizaciones antiguas como los musulmanes o los romanos hacían ya uso de molinos
de agua para aprovechar su fuerza (Figura 2.5), llegando a ser hoy en día la principal
fuente renovable del mundo debido a la gran disponibilidad de agua y cubriendo cerca
de un 20% de la demanda eléctrica mundial. En España hay más de 1350 centrales
hidráulicas como la mostrada en la Figura 2.6, siendo Extremadura la Comunidad
Autónoma que cuenta con mayor número de instalaciones [13]. Junto con la eólica y la
solar, la energía hidráulica es una de las renovables más prometedoras en la búsqueda
de la descarbonización y el ahorro energético.

2.2.4 Energía geotérmica:
La energía geotérmica se origina al utilizar el calor (energía térmica) proveniente del
interior de La Tierra. El calor es extraído de unos depósitos geotérmicos y
posteriormente es transformado en energía eléctrica o en calor para uso doméstico,
procesos industriales o agrícolas.
A diferencia de otras energías renovables como la eólica o la solar, la geotermia no
depende del clima, pudiendo estar disponible todos los días durante cualquier hora.
Con fenómenos como los volcanes o las fuentes termales, el ser humano podía saber
que zonas internas de la Tierra desprendían calor. A pesar de ello, no fue hasta los siglos
XVI y XVII, con las primeras excavaciones mineras, que el hombre llegó a la conclusión,
basándose en meras sensaciones físicas, de que la temperatura terrestre aumentaba a
mayor profundidad. En la siguiente figura se pueden apreciar los inicios del ser humano
en el mundo de la geotermia [14]:

Figura 2.5. Molino hidráulico antiguo [13]

Figura 2.6. Presa de Saucelle, Río Duero [13]

Trabajo de fin de grado
Curso 2023

Los recursos geométricos son la fracción de dicha energía geotérmica susceptible de ser
aprovechada por el hombre en condiciones económicas y técnicas. Estos se clasifican
según el gran factor condicionante, el nivel térmico [15]:
• Los recursos geotérmicos de alta temperatura (> 150 ºC) y de media temperatura
(entre 100 y 150 ºC) se utilizan principalmente para la producción de electricidad
mediante centrales geotérmicas emplazadas sobre yacimientos, así como para
usos térmicos directos en urbanizaciones e industrias.
• Los recursos geotérmicos de baja temperatura (entre 30 y 100 ºC) son destinados
a usos térmicos en sistemas de climatización, ACS urbanos y sector industrial.
Dicho de otra manera, se utilizan de forma directa como suministro de agua
caliente y calefacción en localidades, así como en balnearios e industrias (como
invernaderos o piscifactorías).
• Los recursos geotérmicos de muy baja temperatura (< 30 ºC) engloban la energía
térmica guardada en aguas subterráneas y en el subsuelo de poca profundidad.
Se aplican en sistemas térmicos a través de bombas de calor para calefacción,
refrigeración y ACS.
En la actualidad y según el Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía [15],
las plantas de energía geotérmica están operando en 29 países, y se estima que para
2050 la energía geotérmica suponga el 3,9% de la energía mundial. España cuenta con
un gran potencial de la energía geotérmica y, aunque es la gran desconocida, en lugares
como Cataluña, Galicia o las Islas Canarias (entre otros) guarda un futuro prometedor.
Figura 2.7. Cappetti, 100 años de geotermia en
Larderello 2016. Primera unidad de 250 kW [15]

Estudio sobre la viabilidad, costes y amortización de
distintos módulos fotovoltaicos en una empresa de
fabricación industrial
2.2.5 Energía de la biomasa:
La biomasa abarca cualquier tipo de materia
biológica que puede ser empleada como fuente
de energía, lo que implica que también se
denomine bioenergía. Se obtiene de diversos
materiales a los que se les llama biocombustibles,
provenientes de las plantas, los animales o las
diferentes actividades humanas. Algunos de ellos
pueden ser la madera, el estiércol u otros abonos
destinados a producir calor y electricidad
mediante su combustión, y todos ellos siguen un
ciclo como el representado en la Figura 2.8.
La energía generada mediante la incineración de biomasa produce gases con
propiedades nocivas (efecto invernadero), pero a niveles considerablemente inferiores
a la quema de combustibles fósiles (tales como el carbón, el gas o el petróleo). Sin
embargo, la bioenergía debe aplicarse de manera racional y sostenible, y no como una
forma desesperada de energía, algo que provocaría deforestación y un suelo indefenso
frente a la erosión [17].
La biomasa puede ser explotada de diversas maneras, por lo que es necesario realizar la
siguiente distinción:
• Biogás: resultado de un proceso de biodegradación producido por
microorganismos, dicho de otra forma, producción gaseosa que surge de la
descomposición de la materia orgánica por medio del proceso biológico de
digestión anaeróbica.
• Biocombustibles: mediante la utilización de cultivos energéticos (aquellos que
no son ebocados a la alimentación)también se obtienen los biocombustibles,
característicos por ser neutros en carbono.
Hoy en día la biomasa es ampliamente utilizada y, según la división IEA Bioenergy [18]
de la AIE, supone el 10% de la energía mundial de los países desarrollados, y hasta un
6% en los países de la OCDE (mayoritariamente en forma de energía térmica
Figura 2.8. Círculo de biomasa [17]

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ac
produciendo calor para las viviendas). En España, casi el 40% de toda la potencia de la
biomasa está en Andalucía, sumando una potencia instalada de 208,70 MW.

2.2.6 Energía del mar:
Se refiere al conjunto de metodologías que capturan la energía contenida en los
océanos. Estos poseen un considerado potencial energético que se evidencia
fundamentalmente en las mareas, las corrientes, las olas y la disparidad térmica entre
la superficie y el lecho marino [19]. De esta manera, se distinguen dos grupos:
• Energía mareomotriz: se beneficia de los cambios en el nivel de las mareas, tanto
en su ascenso como en su descenso.
• Energía undimotriz: capta la energía originada por el movimiento de las olas.
Las tecnologías de energía oceánica se hallan en una fase temprana de desarrollo, con
una diversidad de dispositivos de transformación del poder de las olas y las corrientes
en proceso de experimentación. Las circunstancias desafiantes del entorno marino, que
engloban la potencia del oleaje y la influencia de la corrosión marina, además de la
necesidad de establecer medios de transferencia energética a tierra firme, ocasionan
que esta tecnología demande notables recursos financieros y que, en la mayoría de los
casos, esté en una etapa precomercial [19].
En la actualidad y según el ingeniero Alejandro Betancourt [20], los países que tienen
capacidad instalada para producir energía mareomotriz son Corea del Sur, Francia,
Canadá, Reino Unido y Noruega, representando una pequeña parte del total de la
energía renovable que se produce en el mundo, pero ofreciendo un gran potencial. Por
su parte, en España destaca la planta mareomotriz de Guipúzcoa (Figura 2.9) con 16
turbinas capaces de producir la energía consumida aproximadamente por 600 personas
[20]. La problemática del coste y la dificultad de trabajo hacen que, por el momento,
sean solo especulaciones las que se hacen de cara al futuro, aunque sin duda con
grandes expectativas.

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distintos módulos fotovoltaicos en una empresa de
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2.2 VENTAJAS E INCONVENIENTES
De manera muy general y a pesar de que entre ellas pueden presentar ventajas y
desventajas particulares, se recogen a continuación en una tabla las principales virtudes
de las mismas, frente a las pérdidas que suponen:
VENTAJAS INCONVENIENTES

• Indispensables en la lucha frente
al cambio climático
• Fuentes de energía inagotables y
gratuitas
• Fomentan el ahorro y el
autoconsumo en los hogares
• Independencia energética entre
países

• La mayoría de ellas dependen de
fenómenos atmosféricos o de
elementos naturales
• Desigualdad entre regiones
• Gran impacto visual debido a la
ocupación de mucho espacio
• Necesidad de una gran inversión
financiera

Tabla 2.1. Ventajas e inconvenientes de las energías renovables

2.3 INFLUENCIA DE LAS MISMAS A NIVEL MUNDIAL
Como se dice en contadas ocasiones, las energías renovables han llegado para quedarse
y cada vez más revolucionan el mundo que conocemos de manera significativa.
Figura 2.9. Vista del nuevo dique de abrigo que alberga la central de Mutriku,
Guipúzcoa [21]

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ac
Si se necesitan pruebas de ello, basta con remontarse al año 2015 y observar el
crecimiento a nivel mundial del consumo de energía primaria procedente de fuentes
renovables, que fue del 2,3% hasta 2018 [6]. Desde ahí hasta hoy han continuado
creciendo exponencialmente hasta situarse como la cuarta fuente en el mundo,
precedidas por: el petróleo y el carbón (que, pese a disminuir en términos porcentuales,
siguieron estando en primera y segunda posición respectivamente), y el gas natural, que
sin embargo aumentó a nivel global. Este hecho se aprecia en el siguiente gráfico [21]:

Tras un importante aumento entre 2019 y 2020, el mundo entró en la conocida
pandemia debida al COVID-19. Esta tuvo un gran impacto no solo en muchos aspectos
de la vida diaria, sino también en la forma en que operan muchas industrias. Como en
muchos otros sectores, hubo cambios en el de las energías renovables.
*Influencia del COVID en el sector de las energías renovables:
La energía renovable antes de la pandemia iba en aumento, impulsada por el
apoyo de un gran número de países a políticas y productos respetuosos con el
medio ambiente. Conviene analizar qué efecto tuvo la COVID-19 en este ámbito
y de esta forma conocer cómo hemos llegado al estado actual.
Desde la llamada “gripe española” (1918-1920) los sistemas sanitarios de todo el
mundo no habían tenido que hacer frente a una emergencia de semejante
magnitud. Junto con esta y la peste negra (S. XIV), el coronavirus representa la
tercera gran pandemia de la historia [22]. Hasta la fecha no hay pruebas
Figura 2.10. Consumo energético mundial en 2018 [22]

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concluyentes de que esta última haya sido causada por el cambio climático, pero
lo que está claro es que las emisiones en China, Europa y Estados Unidos se han
visto modificadas de manera nunca vista al disminuir en un 17% con respecto al
año anterior [23]. A continuación se muestra un informe realizado por la BP en
2021 donde se aprecia este repentino descenso [24]:

La pregunta es, ¿qué efectos ha tenido todo ello en las energías renovables?
Según informa la Asociación de Empresas de Energías Renovables [25], en el año
2020 las energías renovables tuvieron un aporte en el PIB de 11.806 millones de
euros, lo cual supuso la primera bajada desde el 2014. La explicación a esto está
precisamente en el COVID-19, que hizo bajar el precio de los combustibles y el
transporte empleados para generar electricidad. A pesar de esto, el año pasado
(2022) se produjo de nuevo un alza en la aportación de estas fuentes a la
economía española, por lo que se puede asegurar la vuelta a la normalidad del
sector y su prometedor desarrollo en el futuro [25].
En 2021 la generación mundial de energía renovable se mantuvo estable, situándose en
un 28,1% (y por tanto por encima de los niveles de 2019), continuando así el crecimiento
al que se temía no volver [26].
Según Enerdata, la cuota de las renovables en la oferta energética es particularmente
alta en países con grandes recursos hidroeléctricos como Brasil, Canadá, Suecia o
Figura 2.11. Demanda energética y emisiones a nivel mundial en el año 2021 [25]

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ac
Noruega. Sin embargo, esta proporción ha ido en aumento recientemente en regiones
como Europa, China o Estados Unidos. En el siguiente gráfico se compara la evolución
de las renovables en las diferentes zonas desde el año 2000 [26]:

Se observa que, en su mayoría, el porcentaje de producción de electricidad mediante
fuentes renovables está en constante aumento en todos los países. Situando el foco de
atención en Europa, la Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA) estima un
crecimiento continuo hasta el año 2050, y así se observa en el siguiente gráfico [27]:

Hastael momento, la energía hidráulica se ha mantenido constante, mientras otras
como la solar o la eólica están en constante aumento. IRENA también proporciona
gráficos donde se observa cómo han ido evolucionando entre ellas en los últimos años
[27]:

Figura 2.12. Enerdata, evolución de las renovables [27]

Figura 2.13. IRENA, evolución de los diferentes tipos de renovables en Europa [28]

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distintos módulos fotovoltaicos en una empresa de
fabricación industrial

Se confirman por tanto las premisas de que, entre el aumento de todas ellas, la solar y
la eólica van ganando terreno en términos de desarrollo y energía producida [28].

2018 2020 2022
Figura 2.14. IRENA, evolución de los diferentes tipos de renovables
en Europa, 2 [29]

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Capítulo 3 : LA ENERGÍA
FOTOVOLTAICA

Estudio sobre la viabilidad, costes y amortización de
distintos módulos fotovoltaicos en una empresa de
fabricación industrial
El presente proyecto se centra en la energía solar como fuente de electricidad. Antes de
empezar a indagar en ella, es necesario recordar nuestro punto de partida: el Sol. Es de
saber que esta estrella es el mayor centro de energía de nuestro planeta, haciéndolo
habitable a todo ser vivo que en él se encuentra. Al sol se le deben los movimientos de
aire que ocasionan los vientos, así como los fenómenos de las mareas, océanos y ríos,
posibles por la evaporación y ciclo del agua [29]. En definitiva, se puede asegurar que,
gracias al Sol, nacen muchos de los tipos de energía renovables comentados
anteriormente, y así se plasma en el siguiente esquema:

3.1 EL SECTOR FOTOVOLTAICO EN LA UNIÓN EUROPEA
El año pasado la fotovoltaica volvió a demostrar su solidez ante las dificultades
presentadas por el mercado de la Unión Europea, concretamente, las consecuencias de
la crisis sanitaria, la guerra en Ucrania, y el consiguiente incremento de costes de
materias primas y transporte.
El precio de la energía sufrió en Marzo del 2022 un crecimiento del 44,7% debido a la
guerra en Ucrania, reflejando con más intensidad la necesidad de disminuir la
dependencia energética y potenciar las energías renovables [30].
El objetivo de acelerar la transición energética prevista en el Pacto Verde [31] supone
acelerar la instalación de paneles solares en hogares e industrias y agilizar los proyectos
Figura 3.1. El Sol como principal fuente de energía [30]

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ac
de inversión en renovables por lo que el futuro de la energía solar es esperanzador en
Europa [32].
Según el informe de 2022 de la Unión Española Fotovoltaica [33] , en 2021 se batió un
récord trascendental en el mercado solar al incrementarse la capacidad instalada en
25,9 GW, lo que constituye un 34% más que los 19,3 GW instalados en 2020.
En el siguiente gráfico se plasma la evolución de los diferentes países de la Unión
Europea en términos de Potencia Fotovoltaica Acumulada (GW) [33]:

En términos generales se observa el crecimiento de la misma en todos los países, aunque
es de notar que el país germano se mantiene en cabeza desde hace 20 años. En segundo
lugar se puede encontrar a España, de la que se hablará un poco más a fondo en el
siguiente subapartado, seguida de Países Bajos, Polonia, Italia y Francia.
De cara al futuro se estima que la energía solar en la UE siga con esta favorable evolución
y siga batiendo récords como en estos últimos años, lo que se refleja en la siguiente
gráfica realizada por la UNEF:
Figura 3.2. La energía solar en los países de la Unión Europea [34]

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En 2023 (y con gran seguridad en años siguientes) y según la Agencia Internacional de la
Energía [34] , la fotovoltaica será precisamente la energía renovable que presente un
mayor crecimiento en la UE.

3.1.1 El sector fotovoltaico en España
La condición climatológica en España hace que sea un país idóneo para la implantación
de energía solar, y así se reflejó al ser pionera en la instalación de la mayor cantidad de
potencia a nivel mundial a finales de los 90.
Según los datos oficiales de Red Eléctrica Española, la potencia solar fotovoltaica se ha
triplicado en los últimos 3 años, pasando de 4767 MW a principios de 2019 a 15190 MW
a finales de 2021.
España continúa impulsando el crecimiento del sector a escalón europeo y se espera
que así siga siendo en 2023 [33], situada solo por detrás de Alemania, como se puede
apreciar en la Figura 3.2.
Figura 3.3. Previsión a futuro del mercado solar fotovoltaico en la UE [34]

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ac
Continuando por 2022, la energía solar fotovoltaica fue la que mayor crecimiento
presentó (muy por encima de la solar térmica) según REDdata [35]. Solo en 2022 alcanzó
casi el 11% en términos de potencia instalada.
A continuación se insertan dos gráficos en los que se muestra la evolución de las energías
renovables en España en el último año [36] [37]:

Figura 3.4. Evolución de la generación no renovable y renovable en España [37]
Figura 3.5. Generación renovable por tecnología en España [38]

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distintos módulos fotovoltaicos en una empresa de
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Es de notar que la energía fotovoltaica se sitúa como la segunda de mayor peso en
nuestro país, teniendo por delante a la eólica.
En general, la fotovoltaica seguirá consolidándose durante años próximos gracias a que
la evolución del sector de estos últimos ha permitido sentar unas bases sólidas para la
accesibilidad a este tipo de energía.

3.2 NORMATIVAS Y ORDENANZAS DE APLICACIÓN
La responsabilidad con el medio ambiente afecta a la totalidad de las empresas, sin
importar su tamaño o actividad, tal y como se recoge en la Ley 26/2007 de 23 de octubre
[38] , por lo que principalmente en ellas se busca adoptar nuevas formas de producir
energía de manera más sostenible.
Para hacerlo de forma eficiente es importante contar con un Sistema de Gestión
Ambiental (SGA), herramienta que incluye diferentes procesos y prácticas para reducir
el impacto ambiental de una empresa y desempeñar su actividad de forma respetuosa
con el medio. Esto conlleva comprobar si se ha llegado a los objetivos ambientales y si
el sistema se encuentra en cumplimiento de las políticas, regulaciones y normas fijadas
con antelación. Los SGA más comunes son la norma ISO 14001 y el sistema EMAS.
Por otro lado, y en lo que respecta a la normativa en vigor para instalaciones
fotovoltaicas conectadas a red, la instalación cumplirá los Decretos y Normas siguientes:
• Ley 24/2013, de 26 de diciembre, del Sector Eléctrico: principal norma
reguladora de las actividades de Red Eléctrica, a la que se atribuye el ejercicio de
las actividades de transporte y operación del sistema, así como la función de
gestor de la red de transporte [39].
• Real Decreto 1955/2000, de 1 de diciembre: se regulan las actividades de
transporte, distribución, comercialización, suministro y procedimientos de
autorización de instalaciones de energía eléctrica [40]. Posteriormente ha sufrido
alguna modificación, como la Sentencia de 16 de octubre de 2003 [41].
• Real Decreto413/2014, de 6 de junio: se regula la actividad de producción de
energía eléctrica a partir de fuentes de energía renovables, cogeneración y

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ac
residuos [42]. Durante años posteriores (2014-2016-2017 y 2018), también ha
sufrido cambios en algunos artículos por parte del Tribunal Supremo.
• Real Decreto 1183/2020, de 29 de diciembre: acceso y conexión a las redes de
transporte y distribución de energía eléctrica [43].
• Real Decreto 1699/2011, de 18 de noviembre: se regula la conexión a red de
instalaciones de producción de energía eléctrica de pequeña potencia [44].
A nivel regional también existen algunas normativas, así como ayudas y subvenciones
para proyectos de tal escala. Llegado al caso de trasladar el proyecto a la realidad, habría
que buscar las mismas en el ese mismo momento, pues son cambiantes y se van
actualizando constantemente.

3.3 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
En el presente apartado se busca explicar de forma clara el funcionamiento de un panel
solar y su consiguiente conexión con otros para conformar una instalación fotovoltaica.
Se explicarán las bases de cada uno de los componentes y, a su vez, se resume el estado
del arte de cada uno de ellos, es decir, el desarrollo tecnológico y las líneas de innovación
de los mismos.
Los paneles solares, conocidos también como módulos fotovoltaicos, se componen al
interconectar células solares que están encapsuladas entre materiales de resguardo.
Estas células tienen la función de capturar la energía procedente del sol en forma de
radiación y convertirla en energía eléctrica.
Esto es posible gracias al efecto fotovoltaico, sobre unos materiales llamados
semiconductores extrínsecos [45].
3.3.1 ¿Qué es el efecto fotovoltaico?
El efecto fotovoltaico se puede definir como la aparición de una fuerza electromotriz en
un material semiconductor, de manera que al recibir radiación luminosa (fotones) se
generan pares de portadores (huecos y electrones) como se plasma en la siguiente figura
[46]:

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distintos módulos fotovoltaicos en una empresa de
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De esta manera se crean dos regiones, una donde incide la luz solar, repleta de
electrones, y la opuesta donde se encuentran los huecos. Al unir ambas regiones
mediante un conductor, se crea una diferencia de potencial que se traduce en un flujo
de corriente eléctrica, corriente continua, que posteriormente será transformada en
alterna gracias a un inversor.
Las responsables de realizar este proceso son las conocidas celdas solares.
3.3.2 ¿Qué son las celdas solares?
También llamadas células fotoeléctricas, constituyen los paneles solares y son
estructuras pequeñas hechas de materiales semiconductores, generalmente silicio
cristalino o arseniuro de galio. El número de estas se establecen en función de la
potencia que el panel solar puede ofrecer (para tener una idea, un panel solar de 250W
se compone de un total de 60 células). Se mezclan con otros elementos, como pueden
ser el boro y el fósforo, de forma que se establezcan dos partes: una formada por
electrones negativos y otra por positivos [47]. El átomo de silicio se compone de un total
de 14 electrones distribuidos en diferentes capas, de modo que la última de ellas solo
tiene 4 de estos, y por tanto no está completa [47].

Figura 3.6. El efecto fotovoltaico [47]
Figura 3.7. Estructura atómica del
Silicio [48]

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ac
Al establecer que este material es semiconductor, lo que se indica es que puede ser
modificado por otro elemento para variar la proporción de electrones-protones. Por lo
general, para alterar el silicio se utilizan los materiales mencionados anteriormente: el
boro o el fósforo [48]. Así, una capa del silicio está dopada con electrones
(semiconductor tipo N, fósforo), mientras que la otra está dopada con huecos
(semiconductor tipo P, boro).
El funcionamiento de las placas solares comienza cuando las células que componen las
placas son alcanzadas por la radiación solar. En este punto, tiene lugar el efecto
fotovoltaico (explicado anteriormente), el cual transforma los fotones de luz solar en
electrones [48]. La siguiente figura recoge este proceso:

*Estado del arte de los materiales semiconductores
El silicio continúa siendo el componente más usado e importante de los paneles
fotovoltaicos, constituyendo el 95% del mercado mundial. El 5% restante va asociado a
otro tipo de sistemas fotovoltaicos (más flexibles y ligeros) basados en finas capas
semiconductoras, denominados thin film [33].
Interesa conocer las últimas actualizaciones sobre materiales empleados en el mundo
de la energía solar, por lo que es necesario nombrar la perovskita (Figura 3.9) y las
células orgánicas. La primera ofrece eficiencias muy altas
parecidas al silicio, pero con procesos de fabricación más
simples, y las segundas dan lugar a módulos mucho más
ligeros y semitransparentes, aunque con eficiencias poco a
poco mejorables.
Figura 3.8. Funcionamiento de una celda solar [49]
Figura 3.9. Perovskita [50]

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También cabe destacar que, desde sus orígenes, los paneles fotovoltaicos se han basado
en la tecnología monofacial, donde la radiación se transforma en electricidad por una
de las caras. Sin embargo, esto está cambiando, pues otra de las novedades en el
mercado es la tecnología bifacial, en la que se genera energía eléctrica por ambas caras
del panel [50].
En cualquier caso, ambas opciones se encuentran en investigación y desarrollo,
pudiendo reemplazar al silicio en algún momento [33].
- Trackers o seguidores solares
En lo que respecta a las últimas tecnologías del mercado, conviene hablar de los
llamados trackers o seguidores solares, desarrollados en la lucha por captar la radiación
del Sol de la manera más eficiente posible. Como es de saber, el ángulo de incidencia
del Sol no solo varía con las horas, sino que también lo hace con los días y dependiendo
de la estación en la que nos encontramos.
Estos dispositivos electrónicos son usados con el objetivo de seguir la trayectoria del Sol
[51], optimizando el ángulo de radiación del mismo y por tanto aumentando
considerablemente la eficiencia de la planta. Podemos encontrarlos de un eje o de doble
eje según puedan modificar la orientación en 2 o 4 direcciones. Esta tecnología ha
crecido mucho en los últimos tiempos.
A continuación, se inserta una fotografía de lo que sería un campo de seguidores solares
de doble eje [53]:

Generalmente y por el peso que supone la estructura móvil del tracker, son instalados
en el propio suelo, por lo que no son objeto de estudio del presente proyecto.
Figura 3.10. Campo de trackers [53]

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3.3.3 ¿Qué es un inversor?
Como es de saber, los módulos fotovoltaicos producen corriente continua, por lo que
resulta necesario convertir dicha corriente en alterna. El encargado de esta tarea es un
dispositivo electrónico denominado inversor, y dependiendo de si el sistema
fotovoltaico es autónomo o conectado a la red, este irá enlazado con una batería o
directamente al generador fotovoltaico (respectivamente)[52].
Un inversor tiene, principalmente, tres funciones: inversión DC/AC, regulación del valor
eficaz de la tensión a la salida y modulación de la onda alterna de salida, y pueden ser
de onda cuadrada, modificada o senoidal. El funcionamiento interno de un inversor