ENERGIA FOTOVOLTAICA SIN CONEXIÓN A LA RED

MARCO TEORICO

La energía solar, eólica, hidráulica, geotérmica y la biomasa, son consideradas las fuentes

de energía del futuro, ya que, a diferencia del petróleo, el carbón, el gas o el uranio, son

prácticamente inagotables y amigables con el medio ambiente.

La cantidad disponible a nivel mundial de energías renovables es suficiente para cubrir las

necesidades energéticas de la Tierra. En tan sólo una hora, el Sol transmite más energía a la

Tierra que la que es consumida en un año. Esta es la razón por la que la energía solar será

uno de los principales pilares para la producción de energía en el futuro. Junto al uso de la

energía solar

Para producir calor (energía solar térmica), el Sol será también utilizado para generar ener-

gía eléctrica, a lo quen también es conocido como energía solar fotovoltaica (FV).

La energía solar fotovoltaica será indispensable en la configuración futura de la energía

debido a:

Su enorme potencial, la energía solar e prácticamente infinita.

Sus aplicaciones son escalables, desde sistemas pequeños hasta plantas Solares de

producción eléctrica.

Su producción descentralizada disponible en el lugar de generación, sin cargos ex-

tras por su distribución o pérdidas asociadas a su transmisión.

La factibilidad de suministrar energía en áreas remotas a la red eléctrica.

El gran potencial para la reducción de costos conforme los mercados y proceso de

manufactura son desarrollados.

El beneficio para economías locales, mitigando flujos financieros.

Ningún daño ambiental, reducción de gases invernadero, libre de ruido y emisiones.

Períodos de recuperación energética cortos, alrededor de 3 años.

Tecnología probada, confiable y durable.

Bajos costos de mantenimiento

LA CONVERSIÓN DE LA LUZ SOLAR EN ELECTRICIDAD.

Con la tecnología fotovoltaica, la luz de Sol es convertida directamente en electricidad. La

luz que llega a las celdas solares libera su energía a los electrones que éstas contienen. Di-

chos electrones, una vez conectados auna carga, generan una corriente eléctrica. Dicho

proceso no requiere necesariamente radicación solar directa, aún en condiciones de luz di-

fusa, como cielos nublados, es posible obtener hasta un 50% de La producción de un día

normal.

Cada celda solar es conectada eléctricamente y encapsulada en un módulo fotovoltaico.

Esto las protege contra el ambiente y les permite una vida funcional de más de 30 años. Las

garantías típicas de manufactura en pruebas de durabilidad son de 25 años.

El campo de la tecnología fotovoltaica se está desarrollando aceleradamente. Hoy en día no

sólo existen en el mercado una variedad de tecnologías de celdas sol res como lo son las

mono y multi cristalinas, las amorfas, las CIS y las CdTe, sino que también ya han sido

probadas en diversas aplicaciones prácticas. Los materiales de las celdas solares las diferen-

cian principalmente en su eficiencia, su propósito y sus costos de inversión. Aunque actual-

mente las celdas solare cristalinas de silicio predominan en el mercado, la proporción de las

diferentes tecnolog

ías de películas delgadas ( thin ‐ film ) está creciendo, principalmente por sus b jos costos

de producción.

La creciente demanda de proyectos de energía renovable ha generado grandes Inversiones

en nuevos centros de producción que Junto con la investigación y desarrollo, han generado

una tecnología fotovoltaica mucho más eficiente. Este rápido crecimiento del mercado a

largo plazo contribuye a la disminución de los costos de producción lo cual es reflejado en

los precios en el mercado.

SISTEMAS FOTOVOLTAICOS NO CON ECTADOS A LA RED ( off – grind syste -

ms ) – ELECTRICIDAD RENTABLE E IDENPENDIENTE DE LA RED ELECTRI -

CA.

Los sistemas fotovoltaicos que no son conectados a la red eléctrica son conocidos como

“sistemas off ‐ grid ”. Los módulos fotovoltaicos generan electricidad en forma de corriente

directa (CD) que puede ser utilizada directamente Sin necesidad alguna de un almacena-

miento temporal (por ejemplo en bombas de agua alimentadas con energía solar), sin Em-

bargo la mayoría de los sistemas off ‐ grid cue tan con baterías que almacenan la energía

generada por los módulos FV para su posterior uso. Los sistemas off ‐ grid utilizan común-

mente Equipos de CD (lámparas, radios, televisiones, refrigeradores), aunque usando inver-

sores de CA un mayor número de dispositivos pueden ser utilizados (laptops, equipo médi-

co). Una de las principales aplicaciones de estos sistemas es el alumbrado público.

Cuando la conexión a la red eléctrica es técnicamente muy compleja o cuando resulta muy

costosa, los sistemas off ‐ grid proveen la Perfecta solución para sati facer las necesidades

energéticas. A diferencia de los generadores diesel, los si temas fotovoltaicos son autosufi-

cientes, muy confiables, no utilizan combustible, tienen Bajos costos de mantenimiento y

pueden ser construidos en cualquier t maño.

La energía solar fotovoltaica, mediante sistemas off ‐ grid, es comúnmente utilizda para el

suministro de agua potable. Mediante energía solar ese posible utilizarbombas y pequeñas

plantas de tratamiento de agua, proporcionando no Solamente agua potable, sino también

agua para usos agrícolas. Lo que Mejora susta cialmente la calidad de vida de muchas zo-

nas rurales.

Los sistemas FV Off ‐ gri n han sido utilizados por más de 20 años en muchas partes del

mundo, en especial Para el desarrollo de comunidades rurales.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS:

La Energía Solar Fotovoltaica presenta ventajas e inconvenientes tanto técnicas como no

técnicas. A menudo, las ventajas y desventajas son diametralmente opuestas a las de las

centrales convencionales de fuel. Por ejemplo, las plantas de combustibles fósiles provocan

emisiones peligrosas para el medio ambiente, usan una fuente limitada, su coste tiende a

crecer y no son modul res, es decir, no se pueden hacer plantas pequeñas. La Energía Solar

Fotovoltaica no tiene ninguno de esos problemas; por el contrario tiene la desventajas de su

difícil almacenamiento. Por último, coinciden en ser ambas tecnologías muy fiables.

En la Tabla 1 identificamos las ventajas e inconvenientes de la Energía Solar Fotovoltaica.

Algunos de estos últimos no son técnicos sino que están relaci nadas con la economía o las

infraestructuras, pero pueden compensarse pa cialmente gracias a la gran aceptación públi-

ca y por los indudables beneficios al medio ambiente. Durante la segunda mitad de los años

90 la producción creció una media del 33% anual y en el siglo XXI lo está haciendo al

40%.

PERSPECTIVA GENERAL DE LAS APLICACIONES FOTOVOLTAICAS.

APLICACIONES DE LA ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA

El carácter modular de los generadores fotovoltaicos implica que se pueden constituir siste-

mas de suministro de energía eléctrica en un amplísimo rango de potencia.

Aunque la Energía Solar Fotovoltaica se considera una forma cara de producir energía es,

muy a menudo, en aplicaciones aisladas de la red, la solución más económica de suministro

eléctrico. El crecimiento del mercado mundial indica que la electricidad solar ha penetrado

en muchas áreas en las que es econ micamente viable. Además, el crecimiento rapidísimo

de los sistemas conectados a la red se ha hecho atractivo para particulares, compañías y

gobiernos que desean contribuir al establecimiento de un sistema de suministro eléctrico

más benigno con el medio ambiente. En la figura 14 se muestra el crecimiento del mercado

desde 1980.

Es interesante señalar que actualmente el 89% de los módulos están conectados a la red.

Esto incluye los si temas instalados en los tejados de las casas (solución mayoritaria en Ja-

pón y Alemania) y grandes centrales (solución mayoritaria en España).

La ingeniería de aplicaciones ha sido capaz de introducir la electricidad solar fotovoltaica

en los sectores que se presentan en la figura 15:

EXPERIENCIAS EN AMERICA CENTRAL

En América Central, el uso de los sistemas fotovoltaicos se ha desarrollado en forma relati-

vamente lenta. A pesar de disponer tanto de condiciones climatológicas apropiadas como

de aproximadamente 3.5 millones de hogares sin conexión a la red eléctrica convencional,

el uso generalizado de sistemas fotovoltaicos no se ha materializado. En la década de los 70

ya se tenía conocimiento, especialmente en las universidades, de la existencia de la tecnolo-

gía fotovoltaica. En la década de los 80 se comenzó a utilizar, principalmente con fines

experimentales para aplicaciones rurales. Los resultados de esta fase n fueron muy exitosos

debido, principalmente, al desconocimiento que existía en esa época de las capacidades y

limitaciones de los páneles fotovoltaicos. La utilización de esta un va tecnología estuvo

marcada fuertemente por el interés de investigadores y unos pocos inversionistas visiona-

rios. En la década de los 90, se empezó a utilizar seriamente la tecnología fotovoltaica para

resolver problemas de electrificación rural. En estos años, el mercado fotovoltaico centroa-

mericano era aún muy pequeño y muchas de las empresas privadas que i tentaron abrirse

paso, fracasaron.

El nuevo siglo ofrece a esta tecnología nuevas oportunidades y esperanzas. El interés por

utilizar la energía del sol ha crecido. En América Central ya existen miles de familias que

disponen de un sistema fotovoltaico doméstico para satisfacer sus necesidades básicas de

electrificación. Aunque el mercado fotovoltaico todavía es pequeño, ya existen más empre-

sas dedicadas exclusivamente a la venta e instalación de estos sistemas.

Hasta la fecha, los sistemas fotovoltaicos se utilizan principalmente para proveer electrici-

dad a familias en las áreas rurales aisladas de la red eléctrica comercial. En cada país exis-

ten numerosas experiencias al respecto, pero no se ha evaluado sistemáticamente el impacto

de la tecnología fotovoltaica en toda la región ni se disponen de datos confiables que permi-

tan establecer el grado de electrificación fotovoltaica de cada uno de los países. Por eso, en

este manual se presentan solamente algunos ejemplos relevantes de aplicaciones fotovoltai-

cas frecuentes en la región.

USOS FRECUENTES DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA EN AMÉRICA CENTRAL.

Iluminación de edificios públicos:

La Figura 11 muestra la electrificación fotovoltaica de una e cuela rural. Esta es una aplica-

ción de la energía solar para proveer a muchos niños y niñas de recursos audio visuales

necesarios para su formación escolar. El uso de programas de aprendizaje a distancia a tra-

vés de un televisor y el uso de equipos de sonido para desarrollar las habilidades artísticas

de los niños y niñas, son dos de los beneficios directos más evidentes de esta aplicación.

También existen beneficios para los adultos; por ejemplo, programas de alfabetización noc-

turna, reuniones comunitarias nocturnas, puestos de salud, puestos de emergencia, puestos

policiales, etc. Una ventaja importante de este tipo de aplicación es que la cantidad de bene-

ficiarios es grande y los costos de este tipo de sistemas no son considerablemente mayores

que los costos de un sistema individual para aplicaciones domésticas.

Iluminación pública:

Generalmente se asocia a los sistemas fotovoltaicos con la iluminación eléctrica para los

interiores de las viviendas rurales, sin embargo, la iluminación de canchas de fútbol, espa-

cios libres comunitarios, caminos, parques, calles y otros sitios públicos es otra aplicación

extremadamente útil de los sistemas fotovoltaicos. El beneficio de la iluminación es mayor

cuando el número de usuarios es grande. Además, los sistemas fotovoltaicos de iluminación

pública pueden proveer suficiente energía para el entretenimiento de la comunidad a través

de la utilización de televisores o equipos de sonido. Una ventaja importante de la ilumina-

ción fotovoltaica pública es que el costo de una luminaria fotovoltaica autónoma no es sig-

nificativamente mayor que el costo de un sistema fotovoltaico doméstico; mientras que el

número de usuarios y el número de beneficios del sistema fotovoltaico de iluminación pú-

blica es muchos más grande que en el caso del sistema doméstico de iluminación. Ver Figu-

ra 11a.

BARRERAS:

A pesar de las buenas características y oportunidades, existen varias barreras que impiden

la mayor aplicación de sistemas fotovoltaicos en América Central. A continuación se men-

cionan las más importantes:

•Falta de coordinación regional y local de esfuerzos: En todos los países centroamericanos

surgen iniciativas y proyectos cuyo éxito podría garantizarse si se conocieran las experien-

cias y los resultados de iniciativas y proyectos similares ya desarrollados por otros en la

misma área centroamericana. En buena medida, en todos los países se afronta el mismo tipo

de problemas y se formulan el mismo tipo de proyectos; sin embargo, casi siempre, se co-

mienza desde el principio, pues la información ya existente no se analiza ni comparte con el

resto de colegas interesados en el tema.

• Falta de programas de financiamiento para la realización de proyectos de electrificación

fotovoltaica de gran cobertura: Muchos de los proyectos que se realizan se originan de ini-

ciativas privadas o de donaciones extranjeras y, generalmente, no tienen un impacto signifi-

cativo debido a que tienen una cobertura energética muy reducida. En los sistemas financie-

ros convencionales, existen los créditos para adquirir una casa, un automóvil, electrodomés-

ticos, vacaciones, etc. y son relativamente fáciles de obtener; sin embargo, el crédito para la

adquisición de un sistema fotovoltaico no está disponible en todos los países de la región

para la mayoría de los usuarios que realmente necesitan de esa ayuda para resolver sus pro-

blemas de electrificación doméstica. Está claro que la inversión inicial que requiere la insta-

lación de un sistema fotovoltaico no la puede pagar la mayoría de las familias rurales; sin

embargo, si existe en ellas capacidad de pago a créditos a largo plazo con tasas normales de

interés. En el fondo, no se trata de un problema de falta de capacidad de pago, sino de una

ausencia de programas adecuados de financiamiento a largo plazo destinado a un grupo de

usuarios de bajo ingreso.

• Falta personal capacitado: la cantidad de personas con la capacidad de diseñar e instalar

sistemas fotovoltaicos es todavía limitado en la región de América Central, especialmente

en las zonas rurales.

• Falta de competencia sana entre proveedores de equipos y tendencia a vender e instalar

equipos de mala calidad: El deseo de reducir los precios y de vender más, ha llevado a algu-

nas empresas privadas (suplidoras) tanto a vender equipos de baja calidad como a utilizar

mano de obra no calificada para la instalación. Este tipo de prácticas pone en peligro la

implementación exitosa de esta tecnología y crea falsas expectativas con respecto de la con-

fiabilidad y duración de los sistemas fotovoltaicos.

OPORTUNIDADES:

A pesar de las barreras, el futuro de las energías renovables en América Central tiene inte-

resantes posibilidades de desarrollo. Se mencionan las oportunidades más relevantes:

Existe mayor conciencia en la búsqueda de soluciones apropiadas a los problemas

energéticos de la región.

Se prevee una tendencia a mejorar el trabajo de coordinación, promoción y desarro-

llo de las energías renovables por parte de organismos locales y regionales.

Existen ONG's interesadas en la formación técnica para instaladores fotovoltaicos y

en capacitaciones relacionadas con aspectos socio-económicos de las energías reno-

vables.

Existen en todos los países empresas privadas dedicadas a la venta e instalación de

equipos fotovoltaicos básicos.

Las principales universidades centroamericanas disponen de investigadores dedica-

dos al

desarrollo de proyectos de electrificación utilizando esta tecnología.

BIBLIOGRAFIA

Manuales sobre energía renovable: Solar Fotovoltaica/Biomass Users Network (BUN-CA). -1 ed. - San José, C.R. : Biomass Users Network (BUN-CA), 2002.42 p. il. ; 28x22 cm.

http://www.renacmexico.com