Global solar electric potential: A review of their technical and sustainable limits

Castro, Carlos de; Mediavilla, Margarita; Miguel, Luis; Frechoso, Fernando

doi:10.1016/j.rser.2013.08.040

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“…This loss does not preclude the use of this technology, but it does force the solar field installation to be 10% larger than it would be without the long-distance connections. De Castro et al (2013) argue that CSP deployment may be limited by the use of silver in mirrors (30×10 3 t per kWe). Given that present reserves of silver are 520000 t, to produce 8 TWe with CSP in deserts would require roughly 46% of the reserves, which may strongly perturb the market and future availability of silver.…”

Section: Global Solar Potentialmentioning

confidence: 99%

“…The latter study estimates that up to 1 TW of PV power could be installed in urban regions without perturbing land use; this is 8% of global power (12 TW), which we take to be feasible. To achieve this, 12.5% of world urban surface area would have to be used for PV panels, requiring an increase Castro et al 2013). This surface would be similar to the one used for populated area (Schneider et al 2009), 276000 km 2 , but is three orders of magnitude smaller than the continental surface area.…”

Section: Photovoltaic Potentialmentioning

confidence: 99%

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Energy for a sustainable post-carbon society

Garciá‐Olivares¹

2016

Sci. Mar.

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Summary:A feasible way to avoid the risk of energy decline and to combat climate change is to build a worldwide, 100% renewable energy mix. Renewable energy can be scaled up to the range of 12 electric terawatts (TWe) if 10% of continental shelves are exploited with floating turbines to depths as low as 225 m, 5% of continents with ground turbines, and 5% of the main deserts with concentrating solar power (CSP) farms. However, a globally electrified economy cannot grow much above 12 TWe without approaching the limit of terrestrial copper reserves. New photovoltaic silicon panels do not use silver metallization pastes and could contribute up to 1 TW of decentralized residential power. Hydroelectricity has a potential of 1 TW but a fraction of this would have to be sacrificed for energy storage purposes. Hydro, CSP, wave energy and grid integration at continental scales may be sufficient to fit supply to demand, avoiding intermittency. The renewable energy mix would have an energy return on energy invested about 18, which is 25% lower than the estimated present one. That should be sufficient to sustain an industrialized economy provided that the substitution of electricity for fossil fuels is done intelligently.Keywords: 100% renewable energy; renewable potential; EROEI; material limits; post-carbon economy. Energía para una sociedad post-carbono sostenibleResumen: Una forma posible de evitar el riesgo de declive energético y luchar contra el cambio climático sería construir un sistema energético global 100% renovable. Un sistema de energía renovable (ER) se podría escalar hasta el rango de 12 terawatios de electricidad (TWe) si el 10% de las plataformas continentales fueran explotadas con molinos flotantes hasta profundidades de unos 225 m, 5% de los continentes con turbinas terrestres, y el 5% de los principales desiertos fueran utilizados para estaciones de concentración solar (CSP). Sin embargo, una economía electrificada a nivel mundial no puede crecer muy por encima de 12 TWE sin acercarse al límite de las reservas globales de cobre. Los paneles fotovoltaicos (PV) de silicio más recientes no utilizan metalizaciones de plata y podrían contribuir con hasta 1 TW de energía residencial descentralizada. La hidroelectricidad tiene un potencial de 1 TW aunque una fracción de ello tendría que ser sacrificado con fines de almacenamiento de energía. Hidroelectricidad, CSP, energía de las olas y redes integradas de escala continental pueden ser suficientes para ajustar la oferta a la demanda, evitando la intermitencia. El nuevo mix eléctrico tendría una Tasa de Retorno Energético (TRE) de alrededor de 18, un 25% menos que la TRE actual estimada. Eso debería ser suficiente para sostener una economía industrializada, siempre que la sustitución de los combustibles fósiles por electricidad se haga de forma inteligente.Palabras clave: Mix 100% renovable; potencial renovable; TRE; límites materiales; economía post-carbono.

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Section: Global Solar Potentialmentioning

confidence: 99%

Section: Photovoltaic Potentialmentioning

confidence: 99%

Energy for a sustainable post-carbon society

Garciá‐Olivares¹

2016

Sci. Mar.

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“…These sources use natural resources such as wind, water, solar radiation and heat as the operating principle for its generation. Hence, the applications of renewable energy sources are quite diverse and have been sought by several users [9,13,33]. The basic photovoltaic unit is called a solar cell, which together in groups form the photovoltaic panels, interconnected elements that compose the electric generator of a photovoltaic installation.…”

Section: Photovoltaic Energymentioning

confidence: 99%

“…The incidence of this radiation on the photovoltaic modules cause the photovoltaic effect, which is the operating basis of solar photovoltaic systems. From this transformation of solar radiation into electrical energy, a potential difference arises, which is an electrical voltage [6,9]. Solar radiation suffers the influence of atmospheric air, clouds and pollution before reaching the ground.…”

Section: Photovoltaic Energymentioning

confidence: 99%

Inserting Photovoltaic Solar Energy to an Automated Irrigation System

Reges¹,

Braga²,

Mazza³

et al. 2016

IJCA

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Photovoltaic solar energy has been gaining market share over the years due to lower prices and to a significant incentive from the government. It is a clean, static and promising energy source, and such technology has been applied to various applications. This paper presents a prototype of an automated irrigation system for later installation on the field. After the prototype development, we analyzed the use of a previously built photovoltaic microgeneration, in order to insert the electricity generated in the automated irrigation system. The photovoltaic microgeneration has an installed capacity of 2.76 kWp and a battery bank with 24 V. The integration of photovoltaic solar energy in the automated irrigation system represented a good application for family farming, minimizing water waste, besides representing the use of a renewable energy source.

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“…Some authors quantify this ratio as energy return on investment (EROI) (Cleveland et al 1984), and ranges from 100:1 of first oil explorations to Nevertheless renewable energies suffer from low density, as in the case of PV, which establishes a limit per area (de Castro et al 2013) and are usually intermittent, which is reflected in expected lower values of EROI if storage is considered.…”

Section: Energy Return On Investmentmentioning

confidence: 99%

Contributions to characterization, modeling and design of concentrator photovoltaic systems

Júdez¹

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AGRADECIMIENTOSEl presente documento de tesis resume un trabajo de investigación de los últimos cinco años y medio en el IES, lugar incomparable donde los haya para realizar dicha tarea. Es por ello que quiero hacer una lista de agradecimientos a las personas que con su contribución y apoyo me han llevado a poder completar este trabajo.Primeramente he de agradecer a Gabriel por liderar el grupo de investigación ISI, haciendo que trabajar en él sea un reto constante del que además de disfrutar se pueda aprender en todo momento. Y por contar conmigo al terminar el máster para realizar la tesis. Mención aparte es destacar su entendimiento de que aun siendo becarios se nos tenga que tratar tanto en responsabilidad como reconocimiento como investigadores y personas.Mi mayor gratitud científica es para Nacho, mi director. De quien más he aprendido y no solo de ingeniería y ciencia. Por supuesto, quiero destacar la paciencia recibida y el gran ojo para saber ver por dónde dirigir la investigación (y cómo presentarla). Jamás he visto a alguien que merezca más la expresión de ganarse los méritos por su esfuerzo. Espero que más profesores como él vayan obteniendo su lugar en la universidad pública española; algo de lo que todos nos beneficiaremos.A la gente del grupo ISI. En mayor medida a mis "hermanas y hermanos mayores científicos": César, Marta, Rebeca y Steve. Es un gran placer estar en un grupo humano de tanta valía, tanto personal, como científica e ingenieril (con especial mención a Marta y César, que siempre han tenido un comentario de calidad científica para algunas partes de esta tesis). A otros que pasaron por el grupo como Marisa y Valentín o acaban de llegar, Guido. A Guille, Loli y Almu, Fran, que hacen posible el trabajo de cada día. A todo el grupo, con quien compartir este viaje ha sido un gran placer.Sobre el IES solo puedo repetir lo que tantos otros que están o han estado han resaltado: el increíble ambiente humano que se refleja en el trabajo y en el día a día. Rosa, Miguel, Estrella, Zamorano, María Helena, Montse, Óscar, Olga. Ana, Luis, Mario, Jesús, Alba, Pablo, Pilar, Lorenzo, Quique, Alejandro, Esther, Dani, Jonathan, Laura, Javi, Iván, Vincenzo... Y los profesores del máster del IES, de los que tanto he aprendido sobre energía solar, física e ingeniería.Quiero incluir en estos agradecimientos también a los diferentes instituciones y empresas con los que he compartido proyectos e investigación, incluyendo a: ISFOC, SAV, Fraunhofer, Daido, BSQ, GFM, Soitec, ENEA, Universidad de Jaén, Abengoa, CEA, Martifer.Incluyo también en esta lista la red AERONET de la NASA, cuyos datos atmosféricos he utilizado y en especial los de la estación de Madrid mantenida por el AEMET.I would like to highlight an acknowledgment to the Quantum Photovoltaics Group at Imperial College London, in concrete to Ned and the team (Markus, Tom, Alex, Avi), where I had a very pleasant stay and I learnt other points of view always so necessary.A la comunidad de software libre, y en concreto a la de Python y sus librerías cientí...

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Global solar electric potential: A review of their technical and sustainable limits

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Energy for a sustainable post-carbon society

Energy for a sustainable post-carbon society

Inserting Photovoltaic Solar Energy to an Automated Irrigation System

Contributions to characterization, modeling and design of concentrator photovoltaic systems

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