Energía solar en Estados Unidos

En Estados Unidos, se instalaron 14.626 MW de energía fotovoltaica en 2016, un aumento del 95% con respecto a 2015 (7.493 MW). Durante 2016, 22 estados añadieron al menos 100 MW de capacidad. ^{[ 42 ]} Solo se completaron 4.751 MW de instalaciones fotovoltaicas en 2013. Estados Unidos tenía aproximadamente 440 MW de energía fotovoltaica fuera de la red a finales de 2010. Hasta finales de 2005, la mayoría de la energía fotovoltaica en Estados Unidos era fuera de la red. ^{[ 43 ] : p.6 [ 44 ]}

En 2023, la capacidad total desplegada fue de 35,3 GW, lo que representa un 52 % más que la nueva capacidad de poco menos de 24 GW en 2022. ^{[ 45 ]}

La cantidad de electricidad que una unidad puede producir durante un período prolongado se determina multiplicando la capacidad por el factor de capacidad . El factor de capacidad para las unidades solares fotovoltaicas depende en gran medida del clima y la latitud, por lo que varía significativamente de un estado a otro. El Laboratorio Nacional de Energías Renovables ha calculado que los factores de capacidad fotovoltaica promedio estatales más altos se encuentran en Arizona, Nuevo México y Nevada (26,3 % cada uno), y el más bajo en Alaska (10,5 %). El factor de capacidad promedio estatal más bajo en los 48 estados contiguos se encuentra en Virginia Occidental (17,2 %). ^{[ 50 ]}

La tabla anterior ofrece una idea de la distribución de la energía solar entre los diferentes tipos a finales de 2021. Las cifras de capacidad pueden parecer menores que las citadas por otras fuentes, y es probable que las capacidades se midan en MW CA en lugar de MW CC, ya que la primera da una lectura menor debido a las pérdidas de conversión durante el proceso por el cual los inversores transforman la energía de corriente continua a corriente alterna.

Las centrales fotovoltaicas a gran escala en Estados Unidos suelen constar de dos o más unidades que corresponden a las etapas de construcción o a las fases de mejora tecnológica de un proyecto de desarrollo específico. Normalmente, estas unidades se ubican cerca de la misma subestación de transmisión de alta capacidad y, además, pueden alimentar dicha subestación con otras grandes centrales fotovoltaicas situadas en las proximidades, pero desarrolladas de forma independiente.

Un opositor de la organización sin fines de lucro “Basin and Range Watch”, que se oponía al proyecto Riverside East Solar Energy Zone en el desierto de California, declaró en 2023 que “las plantas solares generan innumerables problemas ambientales, incluyendo la destrucción del hábitat y ‘trampas mortales’ para las aves, que se lanzan contra los paneles confundiéndolos con agua… un proyecto arrasó 600 acres de hábitat crítico designado para la tortuga del desierto en peligro de extinción , mientras que las poblaciones de lagartos de dedos franjeados de Mojave y borregos cimarrones también se han visto afectadas”. El mismo artículo incluía muchos otros ejemplos de cómo el mismo proyecto solar había perjudicado la flora y fauna del desierto, según los ambientalistas. ^{[ 51 ]}

Dentro de la capacidad fotovoltaica acumulada en Estados Unidos, se ha observado un crecimiento en el segmento de generación distribuida , que comprende todas las instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red en los mercados residenciales y no residenciales. El mercado no residencial incluye instalaciones en propiedades comerciales, gubernamentales, escolares y de organizaciones sin fines de lucro.

Entre 2000 y 2013 se instalaron 2261 MW de energía solar residencial y 4051 MW de energía solar no residencial. ^{[ 89 ]} Tras años de reducción de costes, el precio medio por vatio en EE. UU. se situó entre 2,51 y 3,31 dólares en 2020 para  sistemas de 10 kW, ^{[ 90 ]} y 1,05 dólares/W para sistemas de servicios públicos. ^{[ 91 ]}

Otro tipo de generación distribuida implementada por una empresa de servicios públicos fueron los primeros paneles solares conectados a la red eléctrica instalados en postes por Public Service Enterprise Group en Nueva Jersey. Más de 174.000 paneles fotovoltaicos están montados en postes de servicios públicos a lo largo de las calles de Nueva Jersey con una capacidad agregada de 40 MW. ^{[ 92 ] [ 93 ]}

A fecha de noviembre de 2017 En Estados Unidos, había cerca de 5500 escuelas con instalaciones solares, con una capacidad total aproximada de 910 MW. Los cinco estados con mayor número de instalaciones eran Nevada, California, Hawái, Arizona y Nueva Jersey, con un 23,10 %, 14,50 %, 14,50 %, 14,10 % y 13,00 %, respectivamente. ^{[ 94 ]} Datos de abril de 2018 Había una capacidad total de 2562 MW de instalaciones solares comerciales de más de 4000 empresas en 7400 ubicaciones. Las cinco principales corporaciones eran Target, Walmart, Prologis, Apple y Kohl's. ^{[ 95 ]}

En Estados Unidos, el 18 % de los usuarios de energía solar en 2018 tenían ingresos inferiores a la mediana nacional de los hogares, ^{[ 96 ]} mientras que el 30 % se encontraban por debajo de la mediana para los hogares ocupados por sus propietarios. ^{[ 97 ]} Sin embargo, dado que los precios han caído rápidamente en los últimos 10 años y los modelos de negocio han evolucionado para evitar los costos iniciales o los altos puntajes crediticios, la energía solar en los tejados tiende a llegar a un número cada vez mayor de familias de todos los niveles de ingresos.

Para los hogares que no pueden instalar paneles solares en sus propios tejados, la energía solar comunitaria es una opción. La energía solar comunitaria permite a los clientes inscribirse para acceder a un sistema solar compartido y recibir descuentos en su factura mensual de servicios públicos. ^{[ 98 ]} La energía solar comunitaria está disponible en aproximadamente un tercio de los estados, incluidos MN, NJ, CA, NY, MA y CO. ^{[ 99 ]}

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  Paneles fotovoltaicos en el tejado de una casa en Boston.
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  Paneles fotovoltaicos en un ayuntamiento
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  Paneles fotovoltaicos en un edificio escolar
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  Paneles solares fijados a postes en Nueva Jersey

La Ley de Recuperación y Reinversión Estadounidense de 2009 generó una gran inversión en energías renovables con el propósito de desarrollar un aumento de empleos verdes. ^{[ 100 ]} Se eligieron las células fotovoltaicas de película delgada (CdTe y CIGS) porque su fabricación puede ser menos costosa que la de las células solares basadas en silicio cristalino. ^{[ 100 ]}

A finales de septiembre de 2008, Sanyo Electric Company, Ltd. anunció su decisión de construir una planta de fabricación de lingotes y obleas solares (los componentes básicos de las células solares de silicio) en Salem, Oregón. La planta tenía previsto comenzar a operar en octubre de 2009 y alcanzar su plena capacidad de producción de 70  megavatios (MW) de obleas solares al año en abril de 2010. En abril de 2013, la planta cerró su operación de corte de obleas. En febrero de 2016, la empresa matriz, Panasonic, anunció el despido del 37% de la plantilla restante. ^{[ 101 ]}

A principios de octubre de 2008, First Solar , Inc. inició la construcción de una ampliación de su planta en Perrysburg, Ohio , con el objetivo de añadir capacidad suficiente para producir otros 57  MW anuales de módulos solares, alcanzando así una capacidad total de aproximadamente 192  MW anuales. En noviembre de 2016, la empresa redujo la plantilla de la planta de Perrysburg en un 20 % como parte de una reestructuración mundial. ^{[ 102 ]} A mediados de octubre de 2008, SolarWorld AG inauguró una planta de fabricación en Hillsboro, Oregón . En 2016, la planta de Hillsboro era la mayor planta de fabricación de tecnología fotovoltaica del hemisferio occidental. Mantiene una capacidad anual de fabricación de células de 500 megavatios y una capacidad de ensamblaje de módulos de 350 MW. ^{[ 103 ]}

La rápida disminución de los precios de la energía fotovoltaica paralizó la fábrica que General Electric planeaba construir en Colorado, ^{[ 104 ]} y condujo a la quiebra de Konarka Technologies , que esperaba producir 1000  MW de módulos solares por año para 2011, y de Solyndra , que incumplió una  garantía de préstamo de 535 millones de dólares, lo que llevó a los miembros republicanos del comité de Energía y Comercio a votar para dejar de aceptar nuevas solicitudes para el programa de préstamos.

En septiembre de 2014, SolarCity inició la construcción de una planta de fabricación de paneles solares en Buffalo, Nueva York . Tras su finalización en 2016, se proyectó que sería la mayor planta de fabricación de energía solar del hemisferio occidental, con una capacidad de producción anual de 1 gigavatio. ^{[ 105 ]} Sin embargo, hasta 2019, la planta no había cumplido las proyecciones de producción ni de creación de empleo. ^{[ 106 ]}

Dado que en la tecnología solar fotovoltaica se utilizan cadmio, indio, selenio, nanopartículas y otros elementos nocivos, su eliminación es similar a la de los residuos electrónicos . ^{[ 107 ] [ 108 ]} Esto puede presentar posibles riesgos para los trabajadores que eliminan el producto. ^{[ 107 ] [ 108 ]}

Un estudio de 2021 de Harvard Business Review indica que, a menos que se reutilicen, para 2035 los paneles desechados pesarían más que las unidades nuevas en un factor de 2,56. Pronostican que el costo de reciclar un solo panel fotovoltaico para entonces alcanzaría los $20–30, lo que aumentaría el LCOE de la energía fotovoltaica en un factor de 4. Analizando el mercado estadounidense, donde no existe una legislación similar a la de la UE a partir de 2021, HBR señaló que sin una legislación de reciclaje obligatoria y con el costo de enviarlo a un vertedero de solo $1–2 había un incentivo financiero significativo para desechar los paneles desmantelados. El estudio asumió que los consumidores reemplazarían los paneles a la mitad de una vida útil de 30 años para obtener ganancias. ^{[ 109 ]} Sin embargo, los precios de los paneles nuevos aumentaron en el año posterior al estudio. ^{[ 110 ]} Un estudio de 2022 encontró que los módulos estaban durando más de lo estimado previamente, y dijo que eso podría resultar en menos residuos fotovoltaicos de lo que se había pensado. ^{[ 111 ]} En 2023 la EPA consideró regulaciones. ^{[ 112 ]}

Una de las primeras aplicaciones de la energía solar concentrada fue el motor solar de 6 caballos de fuerza (4,5 kW) fabricado por HE Willsie y John Boyle en 1904. ^{[ 113 ]} 

Frank Shuman , uno de los primeros pioneros de la energía solar de los siglos XIX y XX, construyó una planta de demostración que utilizaba energía solar para bombear agua mediante un conjunto de espejos en un canal para generar vapor. Ubicada en Filadelfia, la estación de bombeo solar era capaz de bombear 3000 galones estadounidenses (11 000 litros) por hora a esa latitud, lo que equivale a 25 caballos de fuerza (19 kW) . ^{[ 114 ]} Tras siete semanas de pruebas, la planta fue desmantelada y enviada a Egipto para ser probada como planta de riego. ^{[ 115 ]}  

En 1973, Karl Böer de la Universidad de Delaware construyó una casa experimental llamada Solar One, la primera casa en convertir la luz solar en energía. ^{[ 116 ]}

Solar One , el primer diseño piloto de torre de energía solar, se completó en 1981. El sistema de generación de energía solar de colectores parabólicos abrió su primera unidad en 1984, la primera gran planta solar térmica del mundo. ^{[ 117 ]}

Estados Unidos fue pionero en las tecnologías de torres solares y colectores parabólicos. En EE. UU. se utilizan diversas tecnologías solares térmicas:

• La mayor central termosolar del mundo es la planta solar Ivanpah , de 392 MW, ubicada en California. Esta planta utiliza 173.500 heliostatos, cada uno con dos espejos, que concentran la energía solar en calderas situadas en torres solares centralizadas . La planta se inauguró el 13 de febrero de 2014. ^{[ 118 ]} 
• La central solar Solana , ubicada cerca de Gila Bend, Arizona , a unos 110 km al suroeste de Phoenix , se completó en 2013. Cuando se puso en marcha, era la planta de colectores parabólicos más grande del mundo y la primera planta solar de EE. UU. con almacenamiento de energía térmica en sales fundidas . ^{[ 7 ]} Construida por la empresa española Abengoa Solar , ^{[ 119 ]} tiene una capacidad total de 280 megavatios (MW), ^{[ 119 ]} suficiente para abastecer a 70 000 hogares evitando la emisión de aproximadamente 475 000 toneladas de dióxido de carbono . ^{[ 119 ]} Su nombre es el término español para "punto soleado". ^{[ 120 ]}    
• El Centro de Energía Solar de Próxima Generación de Martin es una planta de energía solar híbrida de colectores parabólicos de 75 megavatios (MW) propiedad de Florida Power & Light Company (FPL). La planta solar es un componente de la Central Eléctrica del Condado de Martin de 3705  MW. Completada a finales de 2010, ^{[ 121 ]} está ubicada en el oeste del Condado de Martin, Florida , justo al norte de Indiantown .

• El Proyecto Solar Mojave es una instalación de energía solar térmica de 280 MW ubicada en el desierto de Mojave , en California, cuya construcción finalizó en diciembre de 2014.
• El proyecto de energía solar Crescent Dunes es un proyecto de energía solar térmica  de 110 MW cerca de Tonopah , a unos 230 millas (370 km) al noroeste de Las Vegas , que se completó en septiembre de 2015. ^{[ 122 ] [ 123 ]} 

La rápida caída del precio de la energía solar fotovoltaica provocó que varios proyectos fueran abandonados o convertidos a tecnología fotovoltaica. ^{[ 124 ]} El proyecto de energía solar de Blythe se convirtió en un proyecto fotovoltaico, el proyecto de energía solar de Rice se suspendió indefinidamente, el proyecto solar de Palen intentó convertirse a fotovoltaica, pero sus permisos fueron denegados.El proyecto solar Hidden Hills fue suspendido en 2013 y posteriormente cancelado. ^{[ 125 ] [ 126 ]} No quedan grandes plantas CSP en construcción en los Estados Unidos.

En 2013, el proyecto CSP de Abengoa, con una capacidad de 280 MWac, entró en funcionamiento en el tercer trimestre. La primera fase de Genesis Solar, de 125 MWac, se puso en marcha en el cuarto trimestre de 2013, alcanzando un total de 410 MWac para el año y 918 MWac en total. Ivanpah se completó durante el primer trimestre de 2014. La planta de energía CSP más grande del mundo tiene una capacidad de 392 MWac, lo que eleva el total a 1310 MWac. El proyecto Crescent Dunes, de 110 MWac, comenzó su puesta en marcha en febrero. Se espera que la planta solar de Mojave de 250 MWac, la segunda fase de Genesis Solar de 125 MWac y la planta de energía de Tooele Army Depot Solar de 1,5 MWac entren en funcionamiento en 2014. ^{[ 128 ]} Se espera que un total de alrededor de 9,5 GW de capacidad solar fotovoltaica y CSP entren en funcionamiento en 2016, más que cualquier otra fuente. ^{[ 129 ]}

• Las cifras totales de EE. UU. a partir de 2016 incluyen únicamente la capacidad a escala de servicios públicos.

El crédito fiscal federal para energía solar se extendió por ocho años como parte del proyecto de ley de rescate financiero , HR  1424, hasta finales de 2016. Se estimó que esto crearía 440 000 empleos, 28  gigavatios de energía solar y daría lugar a un  mercado de paneles solares de 300 000 millones de dólares. Esta estimación no tuvo en cuenta la eliminación del límite de 2000 dólares en los créditos fiscales residenciales a finales de 2008. ^{[ 141 ]}Se ofrece un crédito fiscal del 30 % para instalaciones residenciales y comerciales. ^{[ 142 ] [ 143 ]} Entre 2009 y 2011, se trataba de una subvención del 30 %, no de un crédito fiscal, conocida como el programa de subvenciones 1603. ^{[ 144 ]}

El crédito federal para propiedades residenciales energéticamente eficientes ( crédito fiscal sobre la renta en el formulario 5695 del IRS) para sistemas fotovoltaicos y solares térmicos residenciales se extendió en diciembre de 2015 para mantenerse en el 30% del costo del sistema (piezas e instalación) para sistemas puestos en servicio antes de finales de 2019, luego en el 26% hasta finales de 2020 y en el 22% hasta finales de 2021. Se aplica a la residencia principal y/o secundaria del contribuyente, pero no a una propiedad alquilada. No hay un límite máximo para el crédito, y este puede aplicarse al Impuesto Mínimo Alternativo , y cualquier crédito excedente (mayor que la obligación tributaria de ese año) podría transferirse al año siguiente. ^{[ 145 ] [ 146 ]} La industria solar y las empresas de servicios públicos se enfrentaron extensamente en la renovación, pero la industria solar prevaleció. ^{[ 147 ]} Se esperaba que la renovación añadiera 38 mil millones de dólares de inversión para 20 gigavatios de energía solar. ^{[ 148 ]} 

En 2022, la Ley de Reducción de la Inflación mejoró el crédito fiscal por inversión disponible para la energía solar; la base se fijó en un 6% con un multiplicador de 5x si el proyecto cumplía con ciertos requisitos de salario vigente y aprendizaje. Se ofrecían bonificaciones adicionales del 10% al 20% dependiendo de si el proyecto utilizaba componentes nacionales en la instalación o si se ubicaba en una comunidad determinada. Además, la Ley de Reducción de la Inflación permitió a los proyectos solares solicitar un crédito fiscal por producción en lugar del crédito fiscal por inversión (similar al de la energía eólica). ^{[ 149 ]}

Iniciativa Solar América

El Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE) anunció el  29 de septiembre de 2008 que invertiría 17,6  millones de dólares, sujetos a asignaciones anuales , en seis proyectos fotovoltaicos (FV) iniciales liderados por empresas, en el marco de la iniciativa "PV Incubator" de Solar America Initiative  , diseñada para financiar prototipos de componentes y sistemas fotovoltaicos con el objetivo de llevarlos a la fase de comercialización para 2010 y lograr que sean competitivos en costes con las formas convencionales de electricidad para 2015 ( paridad de red ). ^{[ 152 ] [ 153 ]}