Energía térmica y fotovoltaica

Energía Térmica y Fotovoltaica Concepto: Se obtiene por medio de la transformación directa de la energía del sol en energía eléctrica.

Energía Térmica y Fotovoltaica. El desarrollo histórico alcanzado por la humanidad descansa, no solo en la utilización de valiosos materiales, ya sean naturales o artificiales, sino además en el empleo eficiente de las fuentes de energías disponibles y los procesos de su transformación, el ser humano se ha apoyado en los conocimientos científicos y técnicos puestos a servicio del mejoramiento de sus condiciones de vida.

Historia

Durante todo el proceso histórico de la humanidad, la clave de la existencia y supervivencia de los seres humanos, ha estado condicionada por la necesidad creciente de producir y utilizar distintos procesos de trasformación de la energía, como base de sus actividades vitales. De esta forma, los primeros pasos dados por nuestros ancestros, se fundamentaron en la utilización de los procesos de transformación de energía endosomática, que se producen en el propio organismo humano, para realizar trabajo mecánico a través del movimiento y esfuerzo muscular.

Estos procesos endosomáticos de transformaciones de energías, han constituido siempre una de las principales fuentes de energía que la inteligencia humana ha ido aprendiendo ha dirigir de forma eficiente y planificada. A la vez que los seres humanos aprendieron ha aprovechar de modo inteligente las transformaciones de energía que se producían en su cuerpo también lograron preservar, producir y controlar un nuevo proceso de transformación de energía que le permitió aprovechar de forma indirecta la energía solar acumulada en la biomasa, a través del fuego.

El proceso de combustión y producción del fuego, en el cual la energía química se transforma en energía luminosa y energía térmica, como resultado de la rápida combinación del oxigeno con materiales combustibles, constituyó la mayor conquista técnica realizada en la historia de las civilizaciones. Se puede afirmar que además del uso de la energía animal, el sol era hasta hace aproximadamente 200 años la principal fuente de energía que utilizara el hombre, así empleaba la energía solar indirecta del viento y de los saltos de agua. También aprovechaba la energía solar directa para el secado de productos y la que se almacenaba en la biomasa como resultado del proceso de fotosíntesis.

Técnicas de aprovechamiento de la energía del sol

• En la Antigua Roma se empleó el vidrio como colector solar en invernaderos.
• Por los escritos de Plinio el Viejo son conocidos los invernaderos que surtían la cocina del Emperador Tiberio durante todo el año.
• El filósofo griego Plutarco describe que cuando los bárbaros saquearon el Templo de Delfos y extinguieron su llama sagrada, ésta hubo de volver a encenderse con la "llama pura e impoluta del Sol" mediante "vasos cóncavos de bronce".
• En el siglo XVIII en Inglaterra fueron utilizados Invernaderos de vidrio.
• Augustin Mouchot, diseño la Cocina solar portátil para el ejército francés en 1866.
• En 1878 en la exposición Universal de París es exhibida la máquina Solar de Mouchot.
• En 1904 es instalado el Motor solar de Aubrey Eneas en una granja en Arizona.
• En 1912 es instalada la Planta solar instalada en Maadi (Egipto),
• 1890 primeros calentadores de agua comercializados.
• En 1911 Calentador solar de agua instalado en una vivienda en California.
• Calentador solar de agua comercializado durante la década del 30.

Energía

Partiendo de lo expresado por Federico Engels: energía es la medida más general del movimiento (de la materia) en su capacidad de trasformarse en otro tipo de movimiento. Otros autores la definen como: la capacidad de los sistemas para cambiar sus propiedades o la de otros sistemas, ya se produzcan los cambios mediante la aplicación de fuerza, el calentamiento o la radiación. Se puede plantear entonces que las fuentes primarias de energías son los elementos y sistemas con los que se inicia el largo camino del aprovechamiento de los recursos energéticos, siendo el Sol la principal de ellas. Estas fuentes de energías se pueden clasificar.

• Fuentes energéticas primarias agotables (carbón, petróleo, gas, uranio, geotérmica).
• Fuentes energéticas primarias renovadles (hidráulicas, eólica, biomasa, radiación Solar, energía del mar).

Energía solar

Energía radiante producida en el Sol como resultado de reacciones nucleares de fusión. Llega a la Tierra a través del espacio en cuantos de energía llamados fotones. Radiación electromagnética; Fotón), que interactúan con la atmósfera y la superficie terrestres. La intensidad de la radiación solar en el borde exterior de la atmósfera, si se considera que la Tierra está a su distancia promedio del Sol, se llama constante solar, y su valor medio es 1,37 × 106 erg/s/cm2, o unas 2 cal/min/cm2. Sin embargo, esta cantidad no es constante, ya que parece ser que varía un 0,2% en un periodo de 30 años. La intensidad de energía real disponible en la superficie terrestre es menor que la constante solar debido a la absorción y a la dispersión de la radiación que origina la interacción de los fotones con la atmósfera.

La intensidad de energía solar disponible en un punto determinado de la Tierra depende, de forma complicada pero predecible, del día del año, de la hora y de la latitud. Además, la cantidad de energía solar que puede recogerse depende de la orientación del dispositivo receptor.

Energía Solar: Es la energía obtenida mediante la captación de la luz y el calor emitidos por el Sol.

Llamamos energía solar térmica o energía termo-solar al aprovechamiento de la energía del Sol para producir calor, que puede emplearse para:

• Secar productos.
• Cocinar alimentos
• Producir agua caliente sanitaria.
• Obtener calefacción.
• Producir energía mecánica.
• Acondicionar locales, empleando máquinas de refrigeración por absorción.

Función básica de un sistema de conversión termo-solar

• Transformar la energía solar radiante en energía calorífica.
• Colectar o almacenar la energía para tenerla disponible según la demanda.

Transformación natural de la energía solar

La recogida natural de energía solar se produce en la atmósfera, los océanos y las plantas de la Tierra. Las interacciones de la energía del Sol, los océanos y la atmósfera, por ejemplo, producen vientos, utilizados durante siglos para hacer girar los molinos. Los sistemas modernos de energía eólica utilizan hélices fuertes, ligeras, resistentes a la intemperie y con diseño aerodinámico que, cuando se unen a generadores, producen electricidad para usos locales y especializados o para alimentar la red eléctrica de una región o comunidad. Casi el 30% de la energía solar que alcanza el borde exterior de la atmósfera se consume en el ciclo del agua, que produce la lluvia y la energía potencial de las corrientes de montaña y de los ríos. La energía que generan estas aguas en movimiento al pasar por las turbinas modernas se llama energía hidroeléctrica.

Gracias al proceso de fotosíntesis, la energía solar contribuye al crecimiento de la vida vegetal (biomasa) que, junto con la madera y los combustibles fósiles que desde el punto de vista geológico derivan de plantas antiguas, puede ser utilizada como combustible. Otros combustibles como el alcohol y el metano también pueden extraerse de la biomasa. Asimismo, los océanos representan un tipo natural de recogida de energía solar. Como resultado de su absorción por los océanos y por las corrientes oceánicas, se producen gradientes de temperatura. En algunos lugares, estas variaciones verticales alcanzan 20 °C en distancias de algunos cientos de metros. Cuando hay grandes masas a distintas temperaturas, los principios termodinámicos predicen que se puede crear un ciclo generador de energía que extrae energía de la masa con mayor temperatura y transferir una cantidad a la masa con temperatura menor. La diferencia entre estas energías se manifiesta como energía mecánica (para mover una turbina, por ejemplo), que puede conectarse a un generador, para producir electricidad. Estos sistemas, llamados sistemas de conversión de energía térmica oceánica (CETO), requieren enormes intercambiadores de energía y otros aparatos en el océano para producir potencias del orden de megavatios.

Energía solar térmica: Es usada para producir agua caliente de baja temperatura para uso sanitario y calefacción. La energía solar se puede transformar en energía eléctrica o energía térmica esta última puede ser utilizada para calentar agua o también para producir vapor o generar electricidad, las tecnologías que aprovechan la energía solar térmica se utilizan para cocinar alimentos, calentar agua y generar electricidad. La cocción de alimentos empleando hornos solares no es lo más factible en Cuba por la variabilidad de la nubosidad que afecta nuestro territorio.

Las tecnologías para calentar agua son relativamente sencillas y poco costosas he implican por lo general un sistema de captación de la radiación y un reservorio para permitir que el agua caliente está disponible durante la noche. El calentamiento del agua empleando colectores solares se viene utilizando en Cuba, desde hace muchos años sin embargo la carencia de recursos para su reparación o sustitución ha motivado que mucho de estos sistemas se hayan deteriorado. La generación de electricidad a partir de la energía solar térmica puede ser hecha también concentrando la radiación solar mediante espejos para calentar un aceite especial, o un gas sometido a cierta presión hasta temperaturas lo suficientemente altas para permitir la operación de un sistema turbina generador. Estos sistemas tienen un costo muy elevado por lo que en la perspectiva de una progresiva reducción de los costos de producción de los paneles fotovoltaicos, esta tecnología aun está en de experimentación.

Categorías de los Colectores Térmicos Solares

• Colectores de baja temperatura. Proveen calor útil a temperaturas menores de 65ΒΊ C mediante absorbe-dores metálicos o no metálicos para aplicaciones tales como calentamiento de piscinas, calentamiento doméstico de agua para baño y, en general, para todas aquellas actividades industriales en las que el calor de proceso no es mayor a 60ΒΊ C, por ejemplo la pasteurización, el lavado textil, etc.

• Colectores de temperatura media. Son los dispositivos que concentran la radiación solar para entregar calor útil a mayor temperatura, usualmente entre los 100 y 300ΒΊ C. En esta categoría se tienen a los concentradores estacionarios y a los canales parabólicos, todos ellos efectúan la concentración mediante espejos dirigidos hacia un receptor de menor tamaño. Tienen el inconveniente de trabajar solamente con la componente directa de la radiación solar por lo que su utilización queda restringida a zonas de alta insolación.

• Colectores de alta temperatura. Existen en tres tipos diferentes: los colectores de plato parabólico, la nueva generación de canal parabólico y los usan para generar electricidad y transmitirla a la red eléctrica; en algunos paí­ses estos sistemas son operados por productores independientes y se instalan en regiones donde las posibilidades de dí­as nublados son remotas.

Caracterización de las fuentes renovables de energía en Cuba

En cada metro cuadrado del territorio cubano se recibe diariamente una cantidad de energía solar equivalente a medio kilogramo de petróleo combustible, valor promedio prácticamente invariable durante todo el año. La radiación solar en Cuba es utilizable en todo el territorio y durante todo el año con un valor medio de más de 5 kW-hora por metro cuadrado al día, tanto en su forma de bioenergía o biomasa, energía hidráulica, energía eólica o directamente convertida en calor o electricidad. Durante estos años, se desarrolló la producción de colectores compactos de alta eficiencia, apropiados e idóneos a nuestras condiciones climáticas con materiales de alta calidad. Se continúa el desarrollo de nuevos modelos, con el objetivo de utilizar materiales cubanos, aumentar la calidad y disminuir los costos.

El secado de productos agrícolas e industriales por su alto consumo de energía, es otro de los usos de mayor interés de la energía solar. Durante más de dos décadas se han desarrollado modelos y tecnologías de secado solar para maderas, plantas medicinales, granos, semillas y otros productos que ya permiten el uso industrial de estas cámaras con grandes ventajas económicas. Se ha logrado el desarrollo de secadores solares con tecnologías constructivas modulares de avanzada en función de lograr mayores progresos en la generalización. Estos secadores tienen disímiles usos que van desde el secado de plantas medicinales y alimentos hasta el secado solar de la madera.

Se ha trabajado desde hace varios años en las cámaras de clima controlado “VERANEROS” hasta llevarlas a escala productiva. Ahora se trabaja en la utilización de tecnologías constructivas de avanzada para aprovechar sus ventajas en producciones de la biotecnología de las plantas, tales como semillas de alta calidad y valor tales como las de papa, tomate, etc., que evitarían grandes gastos anuales en su importación. De acuerdo con la Agencia Internacional de la Energía la entrega anual de energía de los calentadores solares instalados en el mundo al final de 2009 fue estimada en 77000 GW∙h, con lo que se evitó enviar a la atmósfera unos 34 millones de toneladas de dióxido de carbono (CO2).

Electricidad fotovoltaica

La energía solar fotovoltaica es aquella que se obtiene por medio de la transformación directa de la energía del sol en energía eléctrica. La energía solar fotovoltaica se utiliza para hacer funcionar lámparas eléctricas, para iluminación o para hacer funcionar radios, televisores y otros electrodomésticos de bajo consumo energético, generalmente, en aquellos lugares donde no existe acceso a la red eléctrica convención. Desde 1975 se desarrollaron investigación de la energía solar fotovoltaica, los mismos han estado concentrados en el aumento de la eficiencia de conversión de la radiación solar en eléctrica, el aumento de la estabilidad de las celdas solares para varios tipos de tecnologías y la reducción de sus costos de fabricación y de los módulos solares fotovoltaicos. Prácticamente todas las opciones y tipos de celdas fotovoltaicas han sido investigados.

La celda solar echas con obleas finas de silicio, arseniuro de galio u otro material semiconductor en estado cristalino, convierten la radiación en electricidad de forma directa. Ahora se dispone de celda con eficiencias de conversión superiores al 30%. Por medio de la conexión de muchas de estas celdas en módulos, el coste de la electricidad fotovoltaica se ha reducido mucho. El uso actual de las celdas solares se limita a dispositivos de baja potencia, remotos y sin mantenimiento, como boyas y equipamiento de naves espaciales. La luz se puede considerar compuesta por un flujo de partículas llamadas fotones. Cuando la luz incide sobre la celda solar cada uno de los fotones es absorbido en la región de unión liberando electrones del cristal de silicio. Si el fotón tiene suficiente energía los electrones serán capaces de vencer el campo eléctrico de la unión y moverse hasta un circuito externo. Cuando fluyen a través de un circuito externo pueden proporcionar energía eléctrica para realizar trabajo, cargar baterías, encender lámparas etc. Energía solar fotovoltaica: Es usada para producir electricidad mediante placas de semiconductores que se alteran con la radiación solar.

Los paneles solares foto voltaicos tienen, como hemos visto, un rendimiento en torno al 15 % y no producen calor que se pueda re aprovechar aunque hay líneas de investigación sobre paneles híbridos que permiten generar energía Eléctrica y térmica simultáneamente. Sin embargo, son muy apropiados para instalaciones sencillas en azoteas y de autoabastecimiento -proyectos de electrificación rural en zonas que no cuentan con red eléctrica-, aunque su precio es todavía alto. Para incentivar el desarrollo de la tecnológico con miras a alcanzar la paridad -igualar el precio de obtención de la energía al de otras fuentes más económicas en la actualidad-, existen primas a la producción, que garantizan un precio fijo de compra por parte de la red eléctrica. En el caso de Alemania, Italia o España.

Es necesario disponer de un sistema formado por equipos especialmente construidos para realizar la transformación de la energía solar en energía eléctrica. Este sistema recibe el nombre de sistema fotovoltaico y los equipos que lo forman reciben el nombre de componentes fotovoltaicos La energía solar se encuentra disponible en todo el mundo. Algunas zonas del planeta reciben más radiación solar que otras, sin embargo, los sistemas fotovoltaicos tienen muchas aplicaciones. En el caso particular de América Central, los sistemas fotovoltaicos son una alternativa muy interesante, desde las perspectivas técnica y económica, pues la región dispone durante todo el año de abundante radiación solar. Según las clasificaciones de la intensidad de la radiación solar en diferentes regiones del mundo, América Central es una región muy privilegiada con respecto del recurso solar disponible, aunque siempre es necesario evaluar el potencial solar de un sitio específico donde se planea instalar un sistema fotovoltaico.

La energía del sol es un recurso de uso universal; por lo tanto, no se debe pagar por utilizar esta energía. Sin embargo, es importante recordar que para realizar la transformación de energía solar en energía eléctrica se necesita de un sistema fotovoltaico apropiado. El costo de utilizar la energía solar no es más que el costo de comprar, instalar y mantener adecuadamente el sistema foto-voltaico.

Recogida directa de energía solar

La recogida directa de energía solar requiere dispositivos artificiales llamados colectores solares, diseñados para recoger energía, a veces después de concentrar los rayos del Sol. La energía, una vez recogida, se emplea en procesos térmicos o fotoeléctricos, o fotovoltaicos. En los procesos térmicos, la energía solar se utiliza para calentar un gas o un líquido que luego se almacena o se distribuye. En los procesos fotovoltaicos, la energía solar se convierte en energía eléctrica sin ningún dispositivo mecánico intermedio. Los colectores solares pueden ser de dos tipos principales: los de placa plana y los de concentración.

Colectores de placa plana

En los procesos térmicos los colectores de placa plana interceptan la radiación solar en una placa de absorción por la que pasa el llamado fluido portador. Éste, en estado líquido o gaseoso, se calienta al atravesar los canales por transferencia de calor desde la placa de absorción. La energía transferida por el fluido portador, dividida entre la energía solar que incide sobre el colector y expresada en porcentaje, se llama eficiencia instantánea del colector. Los colectores de placa plana tienen, en general, una o más placas cobertoras transparentes para intentar minimizar las pérdidas de calor de la placa de absorción en un esfuerzo para maximizar la eficiencia. Son capaces de calentar fluidos portadores hasta 82 °C y obtener entre el 40 y el 80% de eficiencia.

Colectores de concentración

Para aplicaciones como el aire acondicionado y la generación central de energía y de calor para cubrir las grandes necesidades industriales, los colectores de placa plana no suministran, en términos generales, fluidos con temperaturas bastante elevadas como para ser eficaces. Se pueden usar en una primera fase, y después el fluido se trata con medios convencionales de calentamiento. Como alternativa, se pueden utilizar colectores de concentración más complejos y costosos. Son dispositivos que reflejan y concentran la energía solar incidente sobre una zona receptora pequeña. Como resultado de esta concentración, la intensidad de la energía solar se incrementa y las temperaturas del receptor llamado ‘blanco’) pueden acercarse a varios cientos, o incluso miles, de grados Celsius. Los concentradores deben moverse para seguir al Sol si se quiere que actúen con eficacia; los dispositivos utilizados para ello se llaman helióstato.

La transformación directa de la radiación solar en electricidad por conversión fotovoltaica, es una de las formas más promisorias de su aprovechamiento. Su sostenido desarrollo internacional permite ya utilizarla con una mayor rentabilidad que la del resto de las fuentes convencionales, en diferentes aplicaciones aisladas y remotas, así como se generaliza su uso en el bombeo de agua.

Energía fotovoltaica en América Central

El estado actual de difusión de la tecnología fotovoltaica es muy significativo para el área de América Central debido a los siguientes factores:

• Existen organismos internacionales y regionales que promueven el uso sostenible de las energías renovables;
• Los precios de los equipos fotovoltaicos se han reducido considerablemente en años recientes. Por ejemplo, para un sistema fotovoltaico típico para aplicaciones rurales, los costos en el año 2000 se han reducido en un 29% con respecto del año 1997. La evolución de los costos promedios de un sistema fotovoltaico doméstico de pequeña capacidad (75 Wp) en El Salvador en los últimos años. En los otros países de la región se muestran tendencias semejantes en los precios y se espera que los mismos continúen bajando en los próximos años dada la reducción de los costos de importación y el crecimiento de la demanda;
• Es posible adquirir equipos fotovoltaicos en todos los países de América Central.

A continuación se mencionarán las ventajas y fotovoltaicos presentan en la región.

Ventajas

• El área de América Central dispone de abundante radiación solar.
• La tecnología fotovoltaica permite soluciones modulares y autónomas.
• La operación de los sistemas fotovoltaicos es amigable con el medio ambiente.
• Los sistemas tienen una vida útil larga (más de 20 años).
• El mantenimiento de los sistemas fotovoltaicos es sencillo y tiene costos muy bajos.
• Los sistemas fotovoltaicos han experimentado una reducción de precios que los hace más accesibles para las poblaciones rurales y se espera que sigan bajando.
• La tecnología de equipos y sistemas fotovoltaicos ha alcanzado un grado de madurez que posibilita su utilización para resolver confiablemente los problemas energéticos de nuestros países.
• En los siete países de América Central ya existen distribuidores de equipos fotovoltaicos que ofrecen sus productos y la instalación de los mismos.
• La instalación de los sistemas fotovoltaicos individuales es simple, rápida y sólo requiere de herramientas y equipos de medición básicos.

Desventajas

• La inversión inicial es alta con respecto de la capacidad de pago de una gran mayoría de las familias rurales.
• La cantidad de energía producida es limitada y alcanza solamente para las necesidades básicas de electricidad.
• La disponibilidad de energía es variable y depende de las condiciones atmosféricas.

Experiencias

En América Central, el uso de los sistemas fotovoltaicos se ha desarrollado en forma relativamente 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 onocimiento, especialmente en las universidades, de la existencia de la tecnología fotovoltaica. En la década de los 80 se comenzó a utilizar, principalmente con fines experimentales para plicaciones rurales. Los resultados de esta fase no fueron muy exitosos debido, rincipalmente, al desconocimiento que existía en esa época de las capacidades y limitaciones de los paneles fotovoltaicos. La utilización de esta nueva tecnología estuvo marcada fuertemente por el interés de investigadores y unos pocos inversionistas visionarios. 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 centroamericano era aún muy pequeño y muchas de las empresas privadas que intentaron 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 empresas dedicadas exclusivamente a la venta e instalación de estos sistemas.

Hasta la fecha, los sistemas fotovoltaicos se utilizan principalmente para proveer electricidad a familias en las áreas rurales aisladas de la red eléctrica comercial. En cada país existen 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 permitan 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 fotovoltaicas frecuentes en la región:

Usos frecuentes

Escuela con Panel fotovoltaico

Iluminación de edificios públicos. La Figura muestra la electrificación fotovoltaica de una escuela rural. Esta es una aplicación de la energía solar para proveer a muchos niños y niñas de recursos audiovisuales necesarios para su formación escolar. El uso de programas de aprendizaje a distancia a través 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 nocturna, 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 beneficiarios 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, espacios 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 iluminación fotovoltaica pública es que el costo de una luminaria fotovoltaica autónoma no es significativamente 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 pública es muchos más grande que en el caso del sistema doméstico de iluminación.

Iluminación doméstica. La electrificación fotovoltaica de viviendas rurales es la aplicación más necesaria y frecuente. Miles de sistemas individuales CD y CA se han instalado para proveer de luz y esparcimiento a las familias.

Electrificación comunal. Existen ya algunas experiencias con sistemas comunales interconectados en la región. En Honduras, hay experiencia en la utilización de sistemas centralizados para la iluminación pública, de escuelas y de centros de salud (aldeas solares), también en la utilización de computadoras para proveer de acceso a Internet a estudiantes de las escuelas rurales Experiencias en América Central.

Ejemplos de sistemas centralizados

En El Salvador, existe una comunidad que dispone de dos sistemas centralizados para el suministro de energía eléctrica. La capacidad total instalada es de 1.680 Wp. El sistema satisface las necesidades de iluminación (2 lámparas fluorescentes de alta eficiencia de 11 W a 120 V) y esparcimiento (1 TV B/N de 18 W a 120 V y 1 radio de 12 W) de 35 familias. No existen medidores de energía, cada familia aporta un pago de US$ 1,20 mensualmente si hace uso de lámparas, un radio y un televisor; US$ 0,60 si no hace uso de un televisor. Desde 1995, la comunidad de El Capurí, en Panamá tiene un sistema fotovoltaico centralizado, financiado por la Universidad de Panamá y el Banco Interamericano de Desarrollo (BID).

La comunidad está constituida por 30 viviendas y se encuentra a 6 kilómetros de distancia de la línea eléctrica más cercana, por lo que el sistema fotovoltaico fue la solución más factible para llevar la electricidad a sus habitantes. El sistema está constituido por 96 módulos fotovoltaicos de 75 W, 48 baterías de 2 voltios, estructuras de soporte, equipos de control y un sistema de tendido eléctrico para la distribución de la energía a las casas. Además de la electricidad, el sistema facilita un teléfono público en el centro comunal. Experiencias en América Central

Telefonía. Otra utilización que se puede llevar a cabo con sistemas fotovoltaicos es la telefonía tipo celular. Este uso es muy dado en zonas rurales muy alejadas donde los sistemas de comunicación no se llevarán en un mediano plazo, por lo que por medio de un teléfono celular, conectado a un sistema fotovoltaico, permite a la comunidad contar con comunicación telefónica. de energía eléctrica. La capacidad total instalada es de 1.680 Wp.

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 mencionan 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 experiencias 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 comienza 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 iniciativas privadas o de donaciones extranjeras y, generalmente, no tienen un impacto significativo debido a que tienen una cobertura energética muy reducida. En los sistemas financieros convencionales, existen los créditos para adquirir una casa, un automóvil, electrodomésticos, 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 problemas de electrificación doméstica. Está claro que la inversión inicial que requiere la instalación 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 algunas 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 confiabilidad y duración de los sistemas fotovoltaicos.

Oportunidades

A pesar de las barreras, el futuro de las energías renovables en América Central tiene interesantes 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 prevé una tendencia a mejorar el trabajo de coordinación, promoción y desarrollo 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 renovables.
• Existen en todos los países empresas privadas dedicadas a la venta e instalación de equipos fotovoltaicos básicos.
• Las principales universidades centroamericanas disponen de investigadores dedicados al desarrollo de proyectos de electrificación utilizando esta tecnología.

Sistema fotovoltaico instalado en una clínica de salud en la Zona Norte de Nicaragua.

Usos frecuentes de la energía fotovoltaica en Cuba

Los usos más comunes de los sistemas de electrificación fotovoltaica en Cuba son los siguientes. Energía eléctrica para círculos sociales y consultorios médicos en lugares de difícil acceso, fundamentalmente en zonas montañosas de la región oriental, sobre todo en la Sierra Maestra, se ha desarrollado además un programa de creación de salas de videos en comunidades apartadas. Energía eléctrica para las escuelas rurales, se aplica en pequeñas escuelas rurales apartadas, para que puedan captar la señal de la televisión educativa, mediante los cuales se eleva la calidad del proceso docente educativo, más de 1944 escuelas han recibido este beneficio.

Hoy podemos decir que la provincia Granma es una de las que más genera electricidad con los Sistemas Fotovoltaicos, cuenta con 82 paneles solares en viviendas rurales, 14 en Bayamo, 3 en Guisa, 11 en Río Cauto, 7 en Cauto Cristo, 4 Jiguaní y 43 en Bartolomé Masó.

Los Consultorios Médicos se desglosan de la siguiente manera, 4 en Media Luna, 2 en Niquero, 9 Pilón, 4 Bartolomé Masó, 5 en Buey Arriba y 16 en Guisa, para un total de 40 paneles solares.

Las Salas de Televisión están distribuidas, 69 en Guisa, 20 en Bayamo,38 en Jiguaní, 16 en Cauto Cristo, 14 en Yara, 38 en Río Cauto, 14 en Yara, 49 en Campechuela, 52 en Media Luna, 37 en Pilón, 52 en Niquero, 19 en Manzanillo, 37 en Bartolomé Masó y 23 en Buey Arriba, sumando un total de 664 paneles solares. También tiene 483 paneles solares en varias escuelas de la provincia.

Miles son los objetivos sociales y económicos que a lo largo de toda la geografía cubana han sido electrificados con paneles solares entre los que destacamos, cooperativas, fincas, campismos populares, repetidores de televisión e instalaciones de telefonía no atendidas entre otros.

En los últimos años se recuperó la producción de módulos fotovoltaicos en el país y el combinado de Componentes Electrónicos de Pinar del Río debe alcanzar a fines de año una capacidad de producción de 2 MW, lo que permitirá satisfacer crecientes demandas del mercado nacional y la exportación.

Proyecciones futuras en la aplicación de las fuentes renovables de energía en Cuba

El proyecto de electrificación está concebido para dotar a estas familias de un servicio eléctrico que incluye 5 lámparas para la iluminación, un televisor y un equipo de radio casete. En el marco de este proyecto ya fueron electrificadas las primeras 100 viviendas. Incrementar la exportación de módulos fotovoltaicos al mercado europeo (España, Alemania e Italia) y Japón. Proyectos en América Latina y el Caribe con programas sociales similares a los desarrollados en Cuba ya sea a partir de programas gubernamentales, la colaboración o licitaciones internacionales.

Fuentes

• MSc. Ileana Fajardo Gutiérrez
• Lic. Zaida Oteros Elias
• Doria Rico, José y otros. Energía solar. Madrid: EUDEMA, 1988. Obra divulgativa sobre distintos aspectos de la energía solar; incluye bibliografía.
• Engles, F: Dialéctica de la naturaleza, Editora Política, La Habana 1979.
• Flavin, C And Nlenssen power Surge. Guide to then Coming Energy Revolution. The Worldwatch. Environmendal Alert Series, pp133- 137, W.W. Norton & Company, New York 1994.
• 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. ISBN: 9968-9708-9-1. Energía Renovable. 2. Energía Solar. - 3. Recursos Energéticos- América Central.4.Desarrollo Sostenible. I. Título.
• Martínez López, Fernando. La energía solar como alternativa energética. Cartagena: F. Cantón Editores, 1995. Obra de carácter divulgativo; incluye bibliografía.
• Moreno Conrado y colectivo de autores. Texto digital Fuentes renovables de energía (pág.39-67).
• Portillo, Pedro. Energía solar. Madrid: Ediciones Pirámide, 1984. Obra sobre la historia de la energía solar.