Estoy preparando material didactico para mis segudores, pronto podran tener acceso a ello.
La física no es sólo una ciencia teórica; es también una ciencia experimental. Como toda ciencia, busca que sus conclusiones puedan ser verificables mediante experimentos y que la teoría pueda realizar predicciones de experimentos futuros. Dada la amplitud del campo de estudio de la física, así como su desarrollo histórico en relación a otras ciencias, se la puede considerar la ciencia fundamental o central, ya que incluye dentro de su campo de estudio a la química, la biología y la electrónica, además de explicar sus fenómenos.
Aprovechar la energía inagotable que brinda el sol y lo privilegiado que somos de contar todo el año con radiación solar, es una forma inteligente de usarla a través de paneles fotovoltaicos que no hacen mas que transformar la energía luminosa del sol en energía eléctrica de corriente continua, pudiéndose a través de un inversor de corriente también contar con corriente alterna para el uso de algunos aparatos eléctricos que requieren de este tipo de corriente. Demas esta decir que la instalación aislada en viviendas rurales de esta tecnología que no requiere el suministro de una red eléctrica beneficiara a muchos pobladores a mejorar su calidad de vida y a sus economías a través del uso de la misma en diversas actividades laborales.
En la Region La Libertad esta tecnologia fotovoltaica, aun no se hace extensiva por lo que a traves de esta informacion pueda permitir ir generando conciencia a instalar y utilizar una tecnologia que de seguro revolucionara la forma de adquirir energia electrica.
Mg. Luis Carlos Moreno Fuentes
AUTOR: LUIS CARLOS MORENO-FUENTES
Universidad Privada Antenor Orrego, Trujillo, Perú
Email: lmorenof1@upao.edu.pe
RESUMEN
El uso de energías renovables se está poniendo de moda en la actualidad, aunque hay mucho por investigar, se vienen aplicando con éxito en algunos países Japón, Alemania, Estados Unidos, España que nos llevan ventaja; en el Perú el gobierno está poniendo énfasis en desarrollar el uso de este tipo de energía limpia, en especial en zonas donde el acceso de contar con energía eléctrica es muy remota debido a lo accidentado de nuestro territorio (zonas rurales alejadas de la ciudad y donde además se presenta el mayor índice de pobreza).
Aprovechar la energía inagotable que brinda el sol y lo privilegiado que somos de contar todo el año con radiación solar, es una forma inteligente de usarla a través de paneles fotovoltaicos que no hacen más que transformar la energía luminosa del sol en corriente continua aprovechable, pudiéndose transformarla en corriente alterna de 220 V por medio de un inversor para ser usado por aparatos eléctricos.
Cabe resaltar que la instalación de Micros Sistemas Aislados Fotovoltaicos (MSAFV) en viviendas rurales y cuya tecnología no requieren de un suministro de una red eléctrica pública, beneficiaría a muchos pobladores que habitan zonas rurales en el departamento de La Libertad, a mejorar su calidad de vida sin perjuicio del medio ambiente y a mejorar sus economías a través del uso de la misma en diversas actividades laborales adaptables o propias del lugar.
Palabras clave: Sistema aislado fotovoltaico, electrificación rural, radiación solar.
ABSTRACT
The use of renewable energy is becoming popular today, although there is much research, have been applied successfully in some countries Japan, Germany, USA, Spain that are ahead of us, in Peru the government is emphasizing develop the use of this type of clean energy, especially in areas where access to electricity have is remote due to the ruggedness of our territory (remote rural areas of the city and which also has the highest poverty rate) .
Harnessing the inexhaustible energy provided by the sun and how privileged we are to have all year round with solar radiation, is a smart way to use through photovoltaic panels that do nothing to transform light energy from the sun into direct current space, and can be transforming alternating current of 220 V by means of an inverter to be used for electrical appliances.
It should be noted that the installation of Photovoltaic Grid Systems Micros (MSAFV) in rural households and whose technology does not require provision of a public network, benefit many people who live in rural areas in the department of La Libertad, to improve their quality of life subject of the environment and improve their economies through the use of it in various work activities adaptable or own the place
Keywords: Stand-alone photovoltaic rural electrification, solar radiation.
INTRODUCCION
El 2012 fue declarado por la Asamblea General de Naciones Unidas como “Año Internacional de la Energía Sostenible para Todos”. Esta iniciativa se propuso alcanzar para el 2030 los siguientes objetivos:
• Acceso universal a servicios energéticos modernos
• Mejorar la eficiencia energética en un 40%
• Producir con recursos renovables el 30% de la energía mundial
Así mismo la Asamblea General de la ONU declaró la “Década de la Energía Sostenible para Todos” del 2014 al 2024, buscando como meta lograr un desarrollo global.
En el Perú el año 2013 fue denominado por el gobierno “Año de la Inversión para el Desarrollo Rural y la Seguridad Alimentaria”.
En este marco hay que situar la electrificación de las comunidades rurales aisladas.
El problema de acceso a la electricidad es, fundamentalmente, un problema de electrificación rural. El 85% de las personas sin acceso eléctrico vive en zonas rurales. Por otro lado, también en las zonas rurales se concentra la pobreza, el analfabetismo, la enfermedad, la desnutrición,....
En el último censo realizado por el INEI el 2007, la población Liberteña es de 1,617,050 habitantes. Su población rural corresponde a un 24.62% (398,128 habitantes) que comprende población concentrada y dispersa.
Fig. 1. Incidencia de pobreza en La Libertad
Fig. 2. Porcentaje sin electricidad de La libertad
Estas comunidades rurales dispersas y aisladas se diferencian por:
Aislamiento geográfico, en este sentido tiene una importancia relevante las dificultades de acceso por infraestructuras viales
Características socioeconómicas determinadas por niveles bajos de ingresos
Exclusión o desamparo de las autoridades responsables de la provisión de los servicios
Carencia de infraestructuras de suministro de agua, saneamiento, energía y telecomunicaciones
Bajo nivel de asistencia de salud, educación y cultura.
Micro sistema aislado fotovoltaico (MSAFV)
Es un pequeño sistema de generación, almacenamiento y suministro de energía eléctrica a una sola instalación (ya sea vivienda, puesto de salud, escuela etc, que se encuentren permanentemente aisladas de cualquier red eléctrica de distribución pública y que resulta excesivamente costosa instalarla), y que a través de un fenómeno físico llamado efecto fotovoltaico convierte la luz solar en corriente eléctrica aprovechable.
Estos no muy complicados MSAFV pueden muy bien instalarse descentralizadamente en viviendas rurales aisladas adaptándolas para su aprovechamiento en beneficio de quienes la habitan.
Fig. 3 Esquema de instalación FV descentralizada
Los componentes que conforman un MSAFV son el módulo fotovoltaico, el regulador de carga, la batería, el inversor de CC a CA, los cables y finalmente la carga conformada por los aparatos que se conectarán para usarlos.
Sistemas fotovoltaicos en el Perú
Sistemas fotovoltaicos en el Perú
Considerando las referencias del Atlas solar del Perú del Ministerio de Energía y Minas (MEM), donde se establecen los niveles de irradiación solar en territorio peruano resalta las zonas que son altamente rentables y rentables para usar la energía del sol con tecnología fotovoltaica, el departamento de la Libertad está en el grupo de los rentables, pero la experiencia en este tema y su aplicación es incipiente.
En un estudio elaborado por el MEM, se calcula que existen un poco más de 66,000 equipos pequeños de energía solar fotovoltaica instalados, que suman una potencia de aproximadamente 4.7 megavatios (MW), siendo Cusco, Loreto, Cajamarca, Piura y Ucayali las regiones con mayor cantidad de estos equipos.
Pero a nivel de generación del orden de los MW de potencia instalada, el gobierno inauguró recientemente 4 Centrales Fotovoltaicos con sistema modular de seguimiento al sol, entre Octubre de 2012 y Marzo de 2013 en las regiones de Arequipa, Tacna y Moquegua, las que se encuentran interconectadas a la red de distribución pública, estando en la vanguardia en Latinoamérica con este tipo de tecnología.
Fig. 5 Fotos de módulos fotovoltaicos de la Central Tacna Solar. Fuente: Gestampsolar y Radio Uno
Planificación
En la planificación de la electrificación rural, los MSAFV se están contemplando como alternativa a la extensión de redes eléctricas publicas ya que llevar energía eléctrica de esta manera es prohibitivamente costosa por diversos motivos y que antes de tomar la decisión de posponer indefinidamente la electrificación en estas viviendas se instalen con esta tecnología de vanguardia.
La industria fotovoltaica tiene mucho campo para avanzar con procesos de fabricación más optimizados y eficientes. Hay tecnologías fotovoltaicas más nuevas que la tradicional de silicio cristalino o amorfo (concentración, células orgánicas, de capa delgada...) con un gran potencial no desarrollado todavía.
Radiación solar en La Libertad
En una superficie inclinada como lo sería un módulo fotovoltaico la radiación solar que incide sobre el modulo estará comprendida por la suma de tres componentes de radiación: directa, dispersa o difusa y radiación reflejada o albedo como se aprecia en la figura 6.
Fig. 6 Componentes de la radiación solar
La cantidad de energía del sol que llega a la superficie terrestre llamada Irradiación medida en kW/m2 varia según el momento del día, así como de un lugar a otro.
La radiación solar se altera considerablemente por (dispersión y absorción) al pasar a través de la atmosfera y el total incidente sobre la superficie horizontal rara vez supera de 1 kW/m2. Para un día soleado la figura muestra la curva espectral de la intensidad de radiación solar a lo largo de ese día.
El cálculo de la energía total recibida en un metro cuadrado de superficie terrestre (o de un panel fotovoltaico) horizontal, es representado por el área bajo la curva de la figura.
Dependiendo de la zona estos valores difieren y deben tenerse en cuenta para el dimensionamiento del sistema fotovoltaico. Dicho de otra manera se necesita saber cuántas horas diarias con una irradiación de 1kW/m2 equivalen a la radiación total diaria que es la definición de horas solar pico (o día solar promedio).
En el Perú hay una buena incidencia de energía solar a lo largo de todo el año, variando los promedios +/- 20% (Sierra 5-6 kWh/m2 x día y en la Costa y Selva 4-5 kWh/m2 x día), pero esto aún no es aprovechado por desconocimiento y por ser una tecnología que va creciendo rápidamente en los últimos años.
Las Horas Pico Solar (HPS) es un parámetro fundamental para dimensionar un módulo fotovoltaico se obtiene dividiendo toda la energía producida en ese día entre 1kW/m2.
En el departamento de la Libertad la media de horas solares pico oscila entre 4 a 6 de Costa a Sierra y de invierno a verano.
Fig. 7 Horas pico solar
Para considerar la instalación los MSAFV es necesario conocer la disponibilidad del recurso renovable de energía solar en el lugar, para ello se requiere de establecer la latitud y longitud.
Por tanto es imprescindible disponer de datos confiables sobre mapas solares.
En el siguiente cuadro podemos ver la irradiación solar mensual promedio en las provincias del departamento de La Libertad desde 1983 al 2005, datos que obtuve del software de la NASA ingresando la latitud del lugar.
El presente mapa solar corresponde a datos del SENAMHI (5) donde se aprecia las zonas de mayor y menor irradiación solar diaria en kW/m2 desde 1975 a 1990, debiendo obtenerse mapas solares más actualizados.
Fig. 8 Mapa solar en La Libertad (1975-1990) Fuente: SENHAMI
Costos de MSAFV
Los MSAFV no son más caros como algunos pobladores creen y es por falta de información, más bien en muchos casos sería la solución técnico económico más óptimo. Como siempre, no vale hablar en términos generales cuando el coste depende fundamentalmente de las circunstancias concretas de cada caso.
Pero en comunidades rurales aisladas, debido a la dispersión, al bajo consumo y a la falta de infraestructuras viarias, la extensión de redes se adapta mal, ni que hablar de los efectos medioambientales, además sería más costosa su instalación. Por otro lado, el gasto por mantenimiento de un MSAFV es barato siendo un gran ahorro teniendo en cuenta que se genera más gasto en la compra de combustibles como el petróleo o gasolina para la generación de electricidad así como en su transporte.
Una de las dificultades encontradas en nuestra región es que los equipos como paneles y baterías apropiadas para usarlas en sistemas fotovoltaicos no se encuentran debido a que no hay demanda de estos productos por razones de desconocimiento.
Proyecto de un MSAFV en marcha
Pensando en dar a conocer a la población sobre el uso de la energía solar fotovoltaica estoy realizando un proyecto de instalación de un MSAFV en la ciudad de Trujillo que como se vio anteriormente en el cuadro 2 y 3 es la región con menor irradiación solar en invierno, por lo cual se están tomando datos que finalmente sirvan para garantizar un mínimo de consumo energético, y que permita exhibir al público sobre las bondades que tiene en usar una energía limpia.
Conclusiones
Este trabajo está orientado a crear conciencia al existir aun en la población desconocimiento del tema y que su divulgación aporte a los profesionales y autoridades que pretendan aplicar proyectos sin perjudicar el medioambiente permitiendo, mejorar la calidad de vida de peruanos como nosotros que se encuentran viviendo en lugares alejados de las ciudades que no cuentan con un servicio básico como es la energía eléctrica.
Si bien este trabajo de investigación informativa es para el departamento de La Libertad, puede servir de base para adaptarlos a estudios similares de otros departamentos del Perú.
Bibliografía
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INEA (Instituto de Ciencias Nucleares y Ciencias Alternativas), Censo y Evaluación de Sistemas solares fotovoltaicos instalados en Colombia, Bogotá, 1996.
Gasquet, Hector; SOLARTRONIC, Conversión de la luz solar en energía eléctrica- Manual Teórico y Práctico sobre los Sistemas Fotovoltaicos, México, 1994.
EREN (Ente Regional de energía de Castilla y León), Energía solar fotovoltaica, Manual del instalador, España, 2004.
Colegio Oficial de Ingenieros de Telecomunicaciones, Energía solar fotovoltaica, Madrid, 2002.
Gobierno de Canarias, Consejería de Industria, Comercio y Nuevas Tecnologías, Guía Técnica de aplicación para instalaciones de energías renovables instalaciones fotovoltaicas, España; 2002.
FOCER (Fortalecimiento de la Capacidad en Energía Renovable para América Central); Manuales sobre energía Renovables-Solar Fotovoltaica; Primera Edición, Costa Rica, 2002
Díaz, Tomas; Aplicaciones solares fotovoltaicas, McGraw Hill, España, 2010
TESIS
Benítez, C; Chávez, E; Velásquez, A; Análisis de Sistemas Aislados Existentes en El Salvador y Propuesta de Normativa de Calidad de Servicio en Sistemas Aislados de distribución de Energía Eléctrica, El Salvador, 2011.
