Como se ha visto en la sección anterior, según el informe de Hespul (2009), para instalar una instalación fotovoltaica de 1kWp es necesario consumir 2,500 kWh de energía primaria (incluido el proceso de fabricación). A diferencia de otras tecnologías de generación, se puede asumir que las plantas fotovoltaicas solo consumen energía en el momento de su instalación, con lo que es sencillo calcular EPBT de nuestro sistema de forma directa. Para su cálculo se dividirá la energía absorbida en el proceso de fabricación e instalación entre la energía utilizable en cada emplazamiento. Los resultados de esta evaluación se muestran en la Tabla 2.6.
Tabla 2.6. EPBT del sistema fotovoltaico en Sevilla, Madrid y Marsella.
Localización
Energía aprovechable
Energía necesaria para la instalación EPBT
(kWh/año) (kWh/año) (años)
Sevilla (1.5 kWp) 1,510 3,750 2.5
Madrid (1,5 kWp) 1,470 3,750 2.55
Marsella (2 kWp) 2,050 5,000 2.5
Fuente: Elaboración propia basado en Hespul (2009).
De la Tabla 2.6 y de la Figura 2.5, se desprende que el tamaño óptimo de la planta fotovoltaica residencial en Francia era de 2 kWp, lo que de acuerdo con Hespul significa que se hay que consumir 5,000 kWh para su fabricación e instalación. Una vez en servicio esta instalación se evita un consumo de 2,050 kWh (Tabla 2.6), reembolsando así su "deuda energética" en 2.5 años. El mismo valor de EPBT se obtiene si la planta está localizada en Sevilla, ya que, aunque la irradiación es mayor, la demanda de energía es menor, proporcionando una energía aprovechable proporcional a la potencia instalada y, por lo tanto, a la energía absorbida. En el caso de Madrid, al ser la irradiación un poco más baja, la EPBT es ligeramente superior.
En cualquier caso, la EPBT representa aproximadamente el 10% de la vida útil de la instalación, lo que es un valor satisfactorio teniendo en cuenta lo conservador de las hipótesis adoptadas en este trabajo. Los resultados son comparables a los obtenidos en trabajos anteriores, como es el caso de Tremeac y Meunier (2009), que encontraron un EPBT de 1,7 años para un aerogenerador de 4.5 kW instalado en Francia, con una vida útil de 20 años, Guezuraga (2012), que estima un EPBT de 0.6 años para una capacidad de 1.8 MW para Austria y Uddin, y Kumara (2014) que lo reduce a un período de entre 1 y 3 meses para instalaciones en Tailandia. Aunque las hipótesis, emplazamientos y tecnologías son distintos, sí parece que existe un consenso sobre la conveniencia de la instalación de este tipo de dispositivos desde un punto de vista de conservación de la energía.
2.3.4. Emisiones de CO2.
A partir de los datos de emisiones presentados en la Tabla 2.5, en las que se detallan los valores asociados a la generación de electricidad en cada país, es posible calcular el balance de emisiones de CO2 asociados a la instalación fotovoltaica residencial objeto del estudio en
cada una de las localizaciones seleccionadas.
La energía fotovoltaica aprovechable por el usuario procedente de la instalación, reduce la demanda del sistema. En particular en el caso de Francia, esta energía sustituye a la electricidad obtenida de centrales de Fuel que presentan unas emisiones de 673 g/kWh (Tabla 2.5). Como se ha mencionado anteriormente, el tamaño eficiente de la instalación es de 2 kWp, obteniendo una energía aprovechable de cada instalación de 2,050 kWh (Tabla
2.6). Combinando estas informaciones se obtiene que las emisiones evitadas por cada
instalación fotovoltaica residencial que opere en Marsella, ascienden a 1,384 kg de CO2 a la
atmosfera al año (2,050 kWh x 673 g/kWh x 1 kg/1,000 g). En el caso de Sevilla esta cantidad es un poco menor ya que el tamaño de la instalación óptima es menor (1.5 kWp) que produce una energía aprovechable de 1,507 kWh. Además, la tecnología marginal de generación en el sistema mayorista ibérico es la de ciclo combinado, que presenta unas emisiones de 370 gCO2/kWh, con lo que se evitan unas emisiones de 556 kg. Al año. En la última parte de esta
sección se estima cual podría ser la contribución a los compromisos nacionales del Acuerdo de París de estos dos países.
Para el cálculo del balance hay que combinar las informaciones presentadas en los párrafos anteriores. Por un lado, hay que tener en cuenta las emisiones anuales evitadas por el hecho de instalar una planta fotovoltaica en una ubicación determinada (que dependerá de la irradiación en el lugar donde se instala la planta y de las emisiones de la tecnología marginal horaria de casa mercado eléctrico mayorista) y del lugar de fabricación de la planta (que determinará las emisiones producidas por el hecho de consumir la energía asociada al proceso productivo). En la Tabla 2.7 se presentan los principales resultados, simulando el balance para instalaciones ubicadas en España y Francia, dependiendo si han sido fabricadas en China, Europa (genérico), España o Francia. Para el cálculo de las emisiones no han
considerado las correspondientes al transporte entre los lugares de fabricación e instalación ya que son de un orden de magnitud inferior al del resto de los valores.
Tabla 2.7 Balance de emisiones de cada planta en función del lugar de instalación y
fabricación. (Solo se tiene en cuenta el efecto de la energía aprovechable).
Lugar de fabricación China Europa España Francia
Lugar de instalación. España Francia España Francia España Francia
Emisiones evitadas (kg de CO2) -13,900 -34,600 -13,900 -34,600 -13,900 -34,600
Emisiones generadas por el proceso productivo (kg de CO2)
2,850 3,740 1,988 2,650 626 340
Balance de emisiones (kg de CO2) -11,050 -30,860 -11,912 -31,950 -13,174 -34,250
Fuente: Elaboración propia basado en Hespul (2009).
Los resultados muestran que en todos los escenarios el balance de emisiones es negativo, es decir, que el proceso de producción genera menos emisiones de las que el sistema ahorrará durante toda su vida útil. El caso que presenta una mayor contribución al medioambiente es la planta fabricada e instalada en Francia, debido principalmente a su mayor tamaño, aunque, lamentablemente, no refleja la realidad ya que la mayor parte de las instalaciones son fabricadas en China.
A la vista de lo anterior, si quisiéramos asignar un valor de emisiones a las instalaciones fotovoltaicas, se debería tener en cuenta tanto el lugar de fabricación como de instalación. Para calcularlo hay que dividir la energía producida por la instalación a lo largo de su vida útil (Biondi y Moretto, 2014; Guisado y Lillo, 2016) entre las emisiones generadas en su proceso de fabricación. Los resultados se presentan en la Tabla 2.8.
Tabla 2.8. Emisiones de CO2 por kWh para diferentes localizaciones y lugar de fabricación.
Lugar de fabricación. China Europa España Francia
Lugar de instalación. España Francia España Francia España Francia
Emisiones de CO2(g𝑪𝑶𝟐/kWh)
83.1 83.3 58.9 58.10 18.6 7.6
Fuente: Elaboración propia basado en Cui-Mei y Quan-Sheng (2014).
Los valores obtenidos varían entre 8 y 80 g𝐶𝑂&/kWh y auqnue son cien veces menores que los presentados en la Tabla 2.5, presentan una gran dispersión, debiendo tener en cuenta los lugares de fabricación e instalación para el cálculo del LCA.