Comparative analysis of the solar energy role in the supply of electricity in Spain and California

Abstract

Los recursos de energía solar se han convertido en una de las mejores opciones entre las fuentes de energía renovables en todo el mundo, ya que han tenido un gran desarrollo en términos de eficiencia, que han acompañado a una gran reducción del coste de fabricación y desarrollo. Estos dos factores hacen que la energía solar sea atractiva como fuente de energía, especialmente en un mundo con una necesidad en aumento en términos de consumo de energía y con la urgencia de reducir las emisiones de CO2 que contaminan la atmósfera. El objetivo principal de esta tesis es proporcionar una mejor comprensión de las dos tecnologías de energía solar, la solar fotovoltaica (PV) y la energía solar térmica de concentración (CSP) que han evolucionado durante la última década en dos regiones clave del mundo: California en los Estados Unidos y España en Europa. Estas dos regiones se encuentran entre los primeros en adoptar tecnologías solares y han estado a la vanguardia de su rápido desarrollo. Determinaremos cuáles han sido las diferencias en la introducción de estas tecnologías en la red durante el período estudiado, de 2008 a 2018 y cómo se ha desarrollado el nivel de rendimiento en términos del factor de capacitancia (c.f.) durante esos años. Para ello, determinaremos las características principales de los sistemas de energía eléctrica de ambas regiones, el consumo, la generación en la región, la demanda máxima, el papel de las energías renovables en la red, entre otros, para luego centrarnos en la energía solar fotovoltaica y la CSP. Examinaremos la evolución de la capacidad instalada y la generación de ambas tecnologías en ambas regiones, cómo ha sido el nivel de rendimiento año tras año, para luego hacer un análisis sobre la cantidad de emisiones de CO2 evitadas por la generación de electricidad de los recursos solares utilizando dos métodos diferentes. Además, se realiza un breve análisis sobre la diferencia en el costo y el costo nivelado de energía de la energía solar fotovoltaica y CSP.

Solar energy resources have become one of the greatest options among renewable energy sources around the world, as they have had a huge development in terms of technical efficiency, that have come alongside with a great reduction of the manufacturing cost during recent times. These two factors combined, made solar energy very attractive as an energy source, especially in a world with increasing need in terms of energy consumption, and with the urgency of reducing CO2 emissions that pollute the atmosphere. The main objective of this thesis is to provide a better understanding of the two solar energy technologies, solar photovoltaic (PV) and concentrated solar power (CSP) have evolved over the last decade in two key regions in the world – California in the US and Spain in Europe. These two regions are among the early adopters of solar of technologies and have been at the forefront of its rapid development. We shall determine what have been the differences in the introduction of these technologies into the grid during the period studied, from 2008 to 2018 and how the level of performance in terms of the capacity factor (c.f.) has developed during those years. For doing so, we will determine the main characteristics of the electricity power systems of both regions, the consumption, in-region generation, peak load, role of renewables in the grid among others, to then focus on solar PV and CSP. We will look at the evolution of the capacity installed and generation of both technologies in both regions, how the level of performance has been year to year, to then make an analysis on the amount of CO2 emissions avoided by the electricity generation of solar resources using two different methods. Also, a brief analysis on the difference in cost and the levelized cost of energy of solar PV and CSP is made.