ENERGA SOLAR FOTOVOLTAICA, UNA ALTERNATIVA DE AHORRO ENERGTICO PARA LA UNIVERSIDAD ICESI

LAURA CATALINA BARRERA SANABRIA JOHANNA FITZGERALD FERNNDEZ

UNIVERSIDAD ICESI FACULTAD DE INGENIERA

DEPARTAMENTO DE INGENIERA INDUSTRIAL SANTIAGO DE CALI

2006

ENERGA SOLAR FOTOVOLTAICA, UNA ALTERNATIVA DE AHORRO ENERGTICO PARA LA UNIVERSIDAD ICESI

LAURA CATALINA BARRERA SANABRIA JOHANNA FITZGERALD FERNNDEZ

Trabajo de grado presentado como requisito para obtener el titulo de Ingeniero Industrial

Director: Ing. Jairo Guerrero Ing. Hernn Astudillo

UNIVERSIDAD ICESI FACULTAD DE INGENIERA

DEPARTAMENTO DE INGENIERA INDUSTRIAL SANTIAGO DE CALI

2006

CONTENIDO

Pg.

1 ENERGA SOLAR FOTOVOLTAICA........................................................21

1.1 SITUACIN ACTUAL ..............................................................................21 1.1.1 Definicin del problema..........................................................................26

1.1.2 Anlisis del problema .............................................................................26

1.2 IMPORTANCIA.........................................................................................29

1.3 JUSTIFICACIN ......................................................................................30

1.4 ALCANCE Y DELIMITACIN ..................................................................30

2 OBJETIVOS ..............................................................................................32

2.1 OBJETIVO GENERAL .............................................................................32

2.2 OBJETIVO DEL PROYECTO...................................................................32

2.3 OBJETIVOS ESPECFICOS ....................................................................32

3 METODOLOGA........................................................................................34

3.1 ANLISIS DE LAS ENERGAS CONVENCIONALES.............................34

3.2 INVESTIGACIN Y ANLISIS DE LA ENERGA SOLAR FOTOVOLTAICA..............................................................................................35

3.3 ANLISIS DE LAS CARACTERSTICAS ENERGTICAS DE LA UNIVERSIDAD ICESI.......................................................................................36

3.4 REALIZACIN DE UN ANLISIS COMPARATIVO ENTRE LA ENERGA SOLAR FOTOVOLTAICA Y LA ENERGA CONVENCIONAL........................36

4 MARCO DE REFERENCIA.......................................................................38

4.1 ANTECEDENTES.....................................................................................39 4.1.1 Contexto de la energa solar en Colombia y el mundo...........................39

4.1.2 Estudios Desarrollados ..........................................................................42

4.2 MARCO TERICO...................................................................................46 4.2.1 Energas utilizadas en Colombia............................................................47

4.2.1.1 Energa hidrulica................................................................................47

4.2.1.2 Energa Trmica (obtenida a partir de combustibles fsiles) ...............48

4.2.2 Energa Solar .........................................................................................49

4.2.2.1 Transformacin natural de la energa solar .........................................49

4.2.2.2 Recogida directa de energa solar.......................................................50

4.2.3 Energa Solar Fotovoltaica .....................................................................53

4.3 MARCO CONCEPTUAL ..........................................................................55 4.3.1 Combustibles Fsiles .............................................................................55

4.3.1.1 Formacin del petrleo........................................................................56

4.3.1.2 Formacin del carbn..........................................................................57

4.3.1.3 Formacin del gas natural ...................................................................58

4.3.1.4 Extraccin y refinado de los combustibles fsiles................................58

4.3.2 Recursos naturales ................................................................................60

4.3.2.1 Recursos no renovables......................................................................60

4.3.2.2 Recursos renovables...........................................................................61

4.3.3 Desarrollo Sostenible .............................................................................62

4.3.4 Energa Elctrica....................................................................................63

4.3.5 Central Elctrica.....................................................................................63

4.3.6 Energas Alternativas .............................................................................66

4.3.6.1 Energa Elica .....................................................................................66

4.3.6.2 Biomasa ..............................................................................................67

4.3.6.3 Energa geotrmica .............................................................................69

4.3.6.4 Energa nuclear ...................................................................................69

4.3.7 Sector energtico ...................................................................................70

4.3.8 Generacin de la energa.......................................................................72

4.3.9 Transmisin de la energa......................................................................72

4.3.10 Distribucin de la energa.......................................................................73

4.3.11 Comercializacin de la energa ..............................................................73

4.3.12 Potencial Energtico ..............................................................................73

4.3.13 Calidad de Energa ................................................................................73

4.3.14 Eficiencia energtica ..............................................................................74

4.3.15 Otras definiciones del artculo 3 de la ley 697 de Octubre de 2001 .......75

4.3.15.1 URE.....................................................................................................75

4.3.15.2 Uso eficiente de la energa..................................................................75

4.3.15.3 Aprovechamiento ptimo.....................................................................75

4.3.15.4 Fuente energtica................................................................................75

4.3.15.5 Cadena Energtica..............................................................................76

4.3.15.6 Fuentes convencionales de energa....................................................76

4.3.15.7 Fuentes no convencionales de energa...............................................76

5 ANLISIS ADMINISTRATIVO ..................................................................77

5.1 RECURSOS .............................................................................................77 5.1.1 Financieros.............................................................................................77

5.1.2 Equipos ..................................................................................................77

5.1.3 Humanos................................................................................................77

5.2 MATERIAL BIBLIOGRFICO..................................................................78

5.3 MATRIZ DE MARCO LOGICO.................................................................78

6 ANLISIS DE LAS ENERGAS CONVENCIONALES EN COLOMBIA ...79

6.1 SISTEMA DE INTERCONEXIN NACIONAL .........................................80

6.2 ENERGA HIDROELCTRICA.................................................................82

6.2.1 Tecnologa .............................................................................................83

6.2.2 Ventajas de la Energa Hidroelctrica ....................................................84

6.2.3 Desventajas de la Energa Hidroelctrica ..............................................85

6.2.4 Caractersticas de una central hidroelctrica .........................................86

6.2.5 Tipos de centrales hidroelctricas..........................................................86

6.3 ENERGA TRMICA ................................................................................87 6.3.1 Caractersticas de una central trmica...................................................89

6.3.1.1 Centrales Trmicas de Carbn............................................................90

6.3.1.2 Centrales Trmicas de Gas Natural ....................................................91

6.3.2 Tipos de centrales trmicas ...................................................................91

6.3.3 Tecnologa .............................................................................................96

6.3.4 Ventajas de la Energa Termoelctrica ..................................................99

6.3.5 Desventajas de la Energa Termoelctrica...........................................100

6.4 GENERACIN Y TRANSPORTE DE ENERGA ...................................100 6.4.1 Componentes del sistema de generacin, transformacin, transmisin y

distribucin de energa elctrica ..............................................................104

6.4.2 Empresas encargadas de la generacin y transporte de energa ........105

6.4.2.1 Empresas Generadoras de energa en el Valle.................................106

6.4.2.2 Empresas Transmisin de energa en el Valle ..................................106

6.4.2.3 Empresas Distribuidoras de energa en el Valle................................106

6.4.2.4 Empresas Comercializadoras de energa en el Valle ........................107

6.4.3 Impacto ambiental de las lneas de conduccin...................................107

6.5 ESTRUCTURA DE COSTOS PARA CENTRALES HIDRULICAS Y TRMICAS .....................................................................................................108 6.5.1 Conclusiones sobre los costos de generacin de energa ...................114

7 ANLISIS DE LA ENERGA SOLAR FOTOVOLTAICA ........................116

7.1 SISTEMA FOTOVOLTAICOS ................................................................117 7.1.1 Componentes de los sistemas fotovoltaicos ........................................119

7.2 LA CELDA FOTOVOLTAICA.................................................................121

7.3 EL PANEL FOTOVOLTAICO.................................................................122 7.3.1 Especificaciones para Paneles Solares ...............................................124

7.4 LA BATERA DE PLOMO-ACIDO .........................................................128

7.5 EL CONTROL DE CARGA ....................................................................133 7.5.1 Caractersticas de los controladores de carga. ....................................135

7.6 LOS CABLES DE CONEXIN...............................................................137

7.7 COMPONENTES AUXILIARES EN EL SISTEMA FOTOVOLTAICO ...143 7.7.1 Soportes para Paneles Solares............................................................143

7.7.2 Fusibles................................................................................................145

7.7.3 Llaves Interruptoras .............................................................................146

7.7.4 Lmparas ahorradoras .........................................................................147

7.7.5 Medidor de Carga de Batera. ..............................................................147

7.7.6 Focos con LEDs...................................................................................148

7.8 DISEO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS DE CC.............................148 7.8.1 Proceso de diseo de un sistema FV...................................................149

7.9 SISTEMAS FOTOVOLTAICOS MIXTOS ...............................................151 7.9.1 Circuito Fotovoltaico Mixto ...................................................................152

7.9.2 Circuito Fotovoltaico con cargas de CA ...............................................154

7.9.3 Circuito Fotovoltaico Hibrido ................................................................154

7.10 INSTALACIN DE SISTEMAS FVs.......................................................155

7.11 MANTENIMIENTO DE SISTEMAS FVs.................................................157

7.12 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS SISTEMAS FVs.....................159 7.12.1 Ventajas de los Sistemas FVs..............................................................159

7.12.2 Desventajas. ........................................................................................160

7.13 APLICACIONES DE LOS SISTEMAS FVs............................................160 7.13.1.1 Pequeos SFV para hogares rurales ................................................161

7.13.2 Costos de los Sistemas Fotovoltaicos..................................................162

8 ANLISIS DE LAS CARACTERSTICAS ENERGTICAS DE LA UNIVERSIDAD ICESI.....................................................................................163

8.1 RADIACIN SOLAR..............................................................................163

8.2 POTENCIA REQUERIDA EN ILUMINACIN ........................................164

8.3 CONSUMO DE ENERGA EN LA UNIVERSIDAD ICESI ......................166

8.4 DISEO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO PARA LA UNIVERSIDAD ICESI ..............................................................................................................168 8.4.1 Carga instalada ....................................................................................169

8.4.2 Bloque de Generacin..........................................................................170

8.4.3 Bloque de Acumulacin........................................................................172

8.4.4 Bloque de Cableado.............................................................................173

8.4.5 Rectificadores ......................................................................................173

8.5 COSTOS DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO PROPUESTO PARA LA UNIVERSIDAD ICESI.....................................................................................174

9 ANLISIS COMPARATIVO ENTRE LA ENERGA CONVENCIONAL Y LA ENERGA SOLAR FOTOVOLTAICA PARA LA UNIVERSIDAD ICESI ..176

9.1 HERRAMIENTAS PARA LA TOMA DE DECISIONES..........................177 9.1.1 AHP (Analytic Hierarchy Process)........................................................177

9.1.2 Ponderacin Lineal (Mtodo del Scoring) ............................................199

9.2 ANALISIS FINANCIERO........................................................................203

10 CONCLUSIONES....................................................................................209

11 RECOMENDACIONES............................................................................213

BIBLIOGRAFA..............................................................................................216

ANEXOS.........................................................................................................222

LISTA DE GRFICAS

Pg. Grfica 1: Demanda Global de Energa (millones de toneladas de petrleo) ...21

Grfica 2: Emisiones de Dixido de Carbono por Combustible (millones de

toneladas de CO2)............................................................................................22

Grfica 3: Proyecciones de Demanda Sectorial de Gas Natural (millones de

pies cbicos diarios) .........................................................................................23

Grfica 4: Reservas de Gas Natural (giga pies cbicos) ..................................23

Grfica 5: Produccin de Carbn (miles de toneladas).....................................24

Grfica 6: Tnel de proyeccin de demanda domstica de energa elctrica

2003 2011 (GWh/ao) ............26

Grfica 7: Exportacin Colombiana de energa ................................................28

Grfica 8: Expansin de generacin elctrica en Colombia..............................88

Grfica 9 Consumo Trmico Especfico de una Turbina de Gas en Ciclo Simple

150 MW ............................................................................................................94

Grfica 10 Caractersticas Corriente- Voltaje del Modulo Fotovoltaico KC130TM

para varias temperaturas de trabajo. ..............................................................124

Grfica 11 Caractersticas Corriente- Voltaje del Modulo Fotovoltaico KC130TM

para varios niveles de radiacin......................................................................125

Grfica 12 Consumo de Energa en la Universidad Icesi...............................167

LISTA DE ILUSTRACIONES

Pg. Ilustracin 1: Diagrama de Objetivos Especficos. ............................................33

Ilustracin 2: Las energa solar y sus manifestaciones secundarias.................39

Ilustracin 3: Transformacin de la energa......................................................47

Ilustracin 4: Colectores de placa plana para calentar agua. ...........................51

Ilustracin 5: Elementos de un sistema bsico de energa fotovoltaica ............55

Ilustracin 6 Procesos de Generacin de Energa Hidroelctrica y Trmica ....65

Ilustracin 7: Proceso de Generacin de Biomasa ...........................................68

Ilustracin 8 Entidades que conforman el sector energtico.............................70

Ilustracin 9 Central Hidroelctrica ...................................................................83

Ilustracin 10: Turbina de una central hidroelctrica.........................................84

Ilustracin 11: Generadores de Energa Elctrica.............................................84

Ilustracin 12: Funcionamiento de una central trmica.....................................90

Ilustracin 13: Generacin y transporte de electricidad ..................................102

Ilustracin 14: Anillo de distribucin de energa en Cali a 34.5 kw .................103

Ilustracin 15 Diagrama de un Sistema Solar Fotovoltaico.............................118

Ilustracin 16 Sistema Fotovoltaico Bsico.....................................................119

Ilustracin 17 Control de Carga en Paralelo ...................................................134

Ilustracin 18 Control de Carga en Serie ........................................................135

Ilustracin 19 Controlador de carga Xantrex...................................................135

Ilustracin 20 Dimetros Relativos de Varios Calibres AWG..........................139

Ilustracin 21 Conductor Slido y Multialambre..............................................140

Ilustracin 22 Cable Tipo NM..........................................................................141

Ilustracin 23 Soporte Ajustable con Anclaje de Superficie. ...........................144

Ilustracin 24 Seguidor Automtico de un Eje ................................................145

Ilustracin 25 Sistema FV Bsico con Doble Interruptor de Servicio ..............146

Ilustracin 26 Formas de Onda de Salida de un Inversor ...............................151

Ilustracin 27 Diagrama en Bloques de un Sistema FV Mixto ........................153

Ilustracin 28 Sistema FV Hibrido con Conmutador Automtico.....................155

Ilustracin 29 Conexiones de Paneles en Serie y Paralelo.............................157

Ilustracin 30 Propuesta Sistema Solar Fotovoltaico Hibrido .........................169

LISTA DE TABLAS

Pg. Tabla 1: Potencial de Contaminacin de Combustibles usados en Colombia ..25

Tabla 2: Estudios/documentos sobre Energa Solar Fotovoltaica en Colombia44

Tabla 3 Conformacin actual del sector de generacin de energa en Colombia

..........................................................................................................................81

Tabla 4: Centrales a Vapor ...............................................................................95

Tabla 5: Turbina de Gas Ciclo Simple ..............................................................96

Tabla 6: Turbina de Gas Ciclo de Combinado ..................................................96

Tabla 7 Principales Contaminantes provenientes de Centrales Trmicas ......100

Tabla 8 Costos reconocidos por la CREG ......................................................108

Tabla 9 Costos Indicativos de Generacin de Energa Elctrica. ..................111

Tabla 10 Especificaciones Elctricas para un panel KC130TM......................127

Tabla 11 Temperatura del electrolito versus Vida til de las bateras ............131

Tabla 12 Variacin de la Capacidad con la Temperatura ...............................131

Tabla 13 Especificaciones Controladores de Carga .......................................137

Tabla 14 Cables de Cobre a 25 C .................................................................139

Tabla 15 Coeficiente De Reduccin del Amperaje Mximo ............................142

Tabla 16 Relacin entre el ICV y el AWG .......................................................143

Tabla 17Relacin de la densidad del electrolito y su estado de carga............159

Tabla 18 Demanda de Potencia para equipos a 12 VDC ...............................162

Tabla 19 Sistemas Fotovoltaicos ....................................................................162

Tabla 20 Cantidad de lmparas de TUBO FLUORESCENTE DE 4x17W T-8

utilizadas en la Universidad Icesi ....................................................................164

Tabla 21 Cantidad de lmparas de TUBO FLUORESCENTE DE 2x75W-2x96"

SLIN-LINE T-12, utilizadas en la Universidad Icesi.........................................165

Tabla 22 Cantidad de lmparas de TUBO FLUORESCENTE DE 2x32W T-8,

utilizadas en la Universidad Icesi ....................................................................165

Tabla 23 Potencial mensual requerida con lmparas no ahorradoras ............166

Tabla 24 Consumo de energa en la Universidad Icesi...................................167

Tabla 25 Potencial mensual requerida con lmparas ahorradoras.................170

Tabla 26 Costos Sistema Fotovoltaico Hibrido ...............................................174

Tabla 27 Costos Sistema Fotovoltaico independiente ....................................174

Tabla 28. Escala de preferencias....................................................................178

Tabla 29 Escala de preferencias adaptada.....................................................178

Tabla 30 Criterios y Subcriterios a evaluar .....................................................179

Tabla 31 Matriz de Nivel 1 de Jerarqua .........................................................180

Tabla 32 Matriz de Nivel 1 de Jerarqua normalizada.....................................181

Tabla 33 Matriz de comparacin entre subcriterios y criterio Factor Servicio

Tcnico ...........................................................................................................181

Tabla 34 Matriz de comparacin entre subcriterios normalizada (Factor Servicio

Tcnico) ..........................................................................................................181

Tabla 35 Matriz de comparacin entre subcriterios y criterio Factor ambiental

........................................................................................................................182

Tabla 36 Matriz de comparacin entre subcriterios normalizada (Factor

ambiental) .......................................................................................................182

Tabla 37 Matriz de comparacin entre subcriterios y criterio Factor econmico

........................................................................................................................183

Tabla 38 Matriz de comparacin entre subcriterios normalizada (Factor

econmico) .....................................................................................................183

Tabla 39 Matriz de comparacin entre alternativas y subcriterio Vida til ......184

Tabla 40 Matriz de comparacin entre alternativas normalizada (Vida til) ...184

Tabla 41 Matriz de comparacin entre alternativas y subcriterio Calidad de la

energa............................................................................................................184

Tabla 42 Matriz de comparacin entre alternativas normalizada (Calidad de la

energa) ..........................................................................................................185

Tabla 43 Matriz de comparacin entre alternativas y subcriterio Tiempo de

entrega............................................................................................................185

Tabla 44 Matriz de comparacin entre alternativas normalizada (Tiempo de

entrega) ..........................................................................................................185

Tabla 45 Matriz de comparacin entre alternativas y subcriterio Suministro ..186

Tabla 46 Matriz de comparacin entre alternativas normalizada (Suministro)186

Tabla 47 Matriz de comparacin entre alternativas y subcriterio Manejo .......187

Tabla 48 Matriz de comparacin entre alternativas normalizada (Manejo).....187

Tabla 49 Matriz de comparacin entre alternativas y subcriterio Mantenimiento

........................................................................................................................187

Tabla 50 Matriz de comparacin entre subcriterios normalizada

(Mantenimiento) ..............................................................................................187

Tabla 51 Matriz de comparacin entre alternativas y subcriterio Recursos

Renovables / No Renovables..........................................................................188

Tabla 52 Matriz de comparacin entre alternativas normalizada (Recursos

Renovables / No Renovables) ........................................................................188

Tabla 53 Matriz de comparacin entre alternativas y subcriterio Impacto

Ambiental en la instalacin y manejo de los sistemas generadores. ..............189

Tabla 54 Matriz de comparacin entre alternativas normalizada (Impacto

Ambiental en la instalacin y manejo de los sistemas generadores) ..............189

Tabla 55 Matriz de comparacin entre alternativas y subcriterio Impacto

Ambiental en la generacin de la energa.......................................................190

Tabla 56 Matriz de comparacin entre alternativas normalizada (Impacto

Ambiental en la generacin de la energa) .....................................................190

Tabla 57 Matriz de comparacin entre alternativas y subcriterio Impacto

Ambiental en el uso de la energa...................................................................191

Tabla 58 Matriz de comparacin entre alternativas normalizada (Impacto

Ambiental en el uso de la energa) .................................................................191

Tabla 59 Matriz de comparacin entre alternativas y subcriterio Costos de

inversin .........................................................................................................192

Tabla 60 Matriz de comparacin entre alternativas normalizada (Costos de

inversin) ........................................................................................................192

Tabla 61 Matriz de comparacin entre alternativas y subcriterio Costos de

mantenimiento ................................................................................................193

Tabla 62 Matriz de comparacin entre alternativas normalizada (Costos de

mantenimiento) ...............................................................................................193

Tabla 63 Matriz de comparacin entre alternativas y subcriterio Costo

KWH/Mes........................................................................................................193

Tabla 64 Matriz de comparacin entre alternativas normalizada (Costo

KWH/Mes) ......................................................................................................193

Tabla 65 ndice aleatorio de consistencia .......................................................195

Tabla 66 Matriz prioridades de las alternativas respecto a los subcriterios del

Factor Servicio Tcnico ..................................................................................196

Tabla 67 Matriz prioridades de las alternativas respecto a los subcriterios del

Factor Ambiental.............................................................................................196

Tabla 68 Matriz prioridades de las alternativas respecto a los subcriterios del

Factor Econmico ...........................................................................................196

Tabla 69 Producto de la matriz de prioridades de las alternativas respecto a los

subcriterios con el vector de prioridades (Factor Servicio Tcnico) ................196

Tabla 70 Normalizacin Producto de la matriz de prioridades de las alternativas

respecto a los subcriterios con el vector de prioridades (Factor Servicio

Tcnico) ..........................................................................................................196

Tabla 71 Producto de la matriz de prioridades de las alternativas respecto a los

subcriterios con el vector de prioridades (Factor Ambiental) ..........................197

Tabla 72 Normalizacin Producto de la matriz de prioridades de las alternativas

respecto a los subcriterios con el vector de prioridades (Factor Ambiental ....197

Tabla 73 Producto de la matriz de prioridades de las alternativas respecto a los

subcriterios con el vector de prioridades (Factor Econmico) ........................197

Tabla 74 Normalizacin Producto de la matriz de prioridades de las alternativas

respecto a los subcriterios con el vector de prioridades (Factor Econmico) .197

Tabla 75 Matriz de prioridades de las alternativas respecto de los criterios ...198

Tabla 76 Producto de la matriz de prioridades de las alternativas respecto a los

criterios con el vector de prioridades ..............................................................198

Tabla 77 Matriz de Resultados .......................................................................198

Tabla 78 Escala de Ponderacin ....................................................................200

Tabla 79 Ponderacin de criterios y subcriterios ............................................200

Tabla 80 Rating de Satisfaccin .....................................................................201

Tabla 81 Tabla de ponderaciones...................................................................202

Tabla 82 Costo promedio en iluminacin de salones de clase .......................204

Tabla 83 Costo convencional en Iluminacin de salones de clase con un

aumento del $Kwh/mes ..................................................................................206

Tabla 84 Depreciacin Lineal Anual del Sistema Fotovoltaico .......................208

Tabla 85 Depreciacin Lineal Mensual del Sistema Fotovoltaico ...................208

LISTA DE ANEXOS

Pg.

Anexo A Mapa de Radiacin Solar Global......................................................223

Anexo B Matriz de Marco Lgico ....................................................................224

19

RESUMEN

Este trabajo de grado ofrece una base slida de informacin relacionada con la

generacin de Energa Convencional utilizada en el pas, como la Energa

Hidroelctrica y Termoelctrica. Se analizan estos procesos de generacin de

energa y se exponen las ventajas y desventajas de los mismos. De manera

anloga se muestra el proceso de Generacin de Energa Solar Fotovoltaica y

las ventajas y desventajas de este tipo de energa alternativa. Se propone el

diseo de un Sistema Solar Fotovoltaico Hibrido para la Universidad Icesi que

alimente los circuitos de iluminacin de los salones de clase. Por ultimo, se

comparan la Energa Solar Fotovoltaica y la Energa Convencional para

determinar cual trae mayores beneficios para la Universidad Icesi, a partir de la

utilizacin de mtodos de evaluacin de alternativas como lo son el Analytic

Hierarchy Process (AHP) y el Scoring.

Palabras Claves: Energa Convencional, Energa Solar Fotovoltaica, Analytic Hierarchy Process (AHP), Energa Hidrulica, Energa Trmica, Combustibles

Fsiles, Recursos Naturales, Energa Elctrica, Energas Alternativas, Sector

Energtico, Generacin y Transporte de Energa en Colombia, Paneles

Solares, Radiacin Solar, Ponderacin de Criterios.

20

INTRODUCCIN

La mayor parte de la energa mundial se obtiene de la lea, el bagazo, los

combustibles fsiles, la hidroelectricidad y el uranio. Todas estas fuentes

presentan desventajas ambientales significativas.

Estas desventajas permiten reflexionar sobre la importancia de contemplar

otras alternativas de progreso que no solo permitan disminuir el impacto

ambiental sino tambin resolver otros problemas del modelo energtico

vigente, como lo son el carcter finito y la concentracin geogrfica de los

recursos, la inseguridad del abastecimiento y la insuficiencia de las redes de

transporte y distribucin para llegar a toda la poblacin. Frente a esto, las

fuentes de energa renovables, que son las que utilizan para su generacin

recursos naturales que se renuevan constantemente, son la mejor solucin.

Son inagotables, autctonas, limpias, no dependen de las infraestructuras de

transporte de energa, favorecen el desarrollo econmico local y crean empleo.

Con este proyecto por lo tanto, se pretende analizar las ventajas de utilizar una

de las energas renovales como lo es la energa solar fotovoltaica, estudiando

los actuales procesos de generacin energtica y contraponindolos con esta

fuente alternativa. Este anlisis, se realizar para determinar cual de las

opciones energticas podra traer tanto beneficios econmicos como

ambientales para la Universidad Icesi. Todo esto aplicando mtodos de

evaluacin de alternativas utilizados en la ingeniera industrial.

Finalmente, con la propuesta de este proyecto se intenta ampliar a la

comunidad su conocimiento acerca de los procesos de generacin energtica

utilizados actualmente en el pas y sobre un nuevo proceso que se podra

implementar en la ciudad como lo es el de la generacin de energa a partir del

sol.

21

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

1971 1978 1985 1992 1999 2006 2013 2020 2027

1 ENERGA SOLAR FOTOVOLTAICA

1.1 SITUACIN ACTUAL

A pesar del auge de la energa solar fotovoltaica a nivel mundial; en los pases

en desarrollo no se ha buscado la manera de utilizar esta fuente de forma

eficiente y disminuir el uso de energa convencional. Teniendo en cuenta el

rpido crecimiento demogrfico de los pases en desarrollo, que para el ao

2030 podra alcanzar el 81 % de la poblacin mundial de esa poca, segn

pronsticos de las Naciones Unidas1; existe una preocupacin por el gran

aumento previsto en el consumo de energa convencional.

La Administracin de Informacin sobre Recursos Energticos de Estados

Unidos (EIA) prev que entre el 2000 y el 2030 el consumo de energa en el

mundo aumentar un 60% (de 10.308 millones de toneladas equivalentes de

petrleo a 15.500)2 (Ver Grfica 1), representando los pases en desarrollo un

62 por ciento del aumento.

Grfica 1: Demanda Global de Energa (millones de toneladas de petrleo) Fuente: International Energy Agency (IEA), World Energy Outlook 2004

1 JAFFE Amy, El creciente apetito por petrleo y gas natural de los pases en desarrollo, mayo de 2004, disponible en Internet en:

http://usinfo.state.gov/journals/ites/0504/ijes/jaffe.htm

2 RIOS lvaro, El petrleo bloquear la senda de Kyoto, 2005, disponible en Internet en:

http://www.energypress.com/OpinionesAnteriores/232.htm

22

1971 1980 1990 2000 2010 2020 2030

carbon petroleo gas

20000

30000

40000

10000

Este aumento en el consumo de energa muestra que es necesario pensar en

planes econmicos y estratgicos, diferentes a los previstos para la energa

que depende de recursos como el carbn, el petrleo y otros combustibles

fsiles, ya que aparte de presentarse una disminucin considerable de los

mismos, estos contribuyen al incremento de las emisiones de dixido de

carbono (Ver Grfica 2). En la actualidad, el mundo depende del petrleo en

un 36%, del carbn en un 23% y del gas en un 21%, lo que hace que la

dependencia total de los combustibles fsiles llega al 80%, siendo el 20%

restante aplicable a las energas renovables. 3

Grfica 2: Emisiones de Dixido de Carbono por Combustible (millones de toneladas de CO2)

Fuente: International Energy Agency (IEA), World Energy Outlook 2004

En Colombia la capacidad efectiva neta instalada del Sistema de Interconexin

Nacional es de 12910 MW, de los cuales el 66.3% corresponden a plantas

hidrulicas, el 28.3% a plantas que operan con gas natural y el 5.4% a plantas

que operan con carbn mineral.4

Las plantas que operan con gas natural son las responsables del 40% del

consumo de gas natural en el pas (Ver

3 Prats Joan, Geopoltica de la Energa, Septiembre de 2006, disponible en Internet en:

http://www.iigov.org/gbz/article.drt?edi=665268&art=665280

4 Unidad de Planeacin Minero Energtica UPME, Plan de expansin de Referencia, Generacin-Transmisin 2005-2019, disponible en Internet

en: www.minminas.gov.co

23

0

200

400

600

800

1000

1200

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

Refinera Industrial Domstico Transporte Expot. Panam S. Elctrico Petroqumica

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019

Reservas GPC

Grfica 3). Aunque actualmente las reservas de este recurso alcanzan un valor aproximado de 7200 Giga pies cbicos (GPC), a largo plazo stas se vern

afectadas por el crecimiento en la demanda por parte del sector elctrico. (Ver

Grfica 4)

Grfica 3: Proyecciones de Demanda Sectorial de Gas Natural (millones de pies cbicos diarios)

Fuente: Unidad de Planeacin Minero Energtica (UPME), Plan de Expansin de Referencia Generacin Transmisin 2005-2019, Julio de 2005

Grfica 4: Reservas de Gas Natural (giga pies cbicos)

Fuente: Unidad de Planeacin Minero Energtica (UPME), Plan de Expansin de Referencia Generacin Transmisin 2005-2019, Julio de 2005

24

Con respecto al carbn que es uno de los recursos no renovables utilizados

tambin en el pas para la generacin de energa elctrica, se ha observado

que su produccin ha aumentado en forma acelerada (ver Grfica 5).

Actualmente el pas cuenta con reservas de 7000 millones de toneladas de

carbn, sin embargo si se contina con una produccin acelerada, a largo

plazo se puede causar un impacto a este recurso.

Grfica 5: Produccin de Carbn (miles de toneladas)

Fuente: Plan de Negocios ECOPETROL 2005

En Colombia no solo se podra causar a largo plazo un impacto negativo a los

recursos utilizados en la generacin de energa como el gas natural y el

carbn, sino tambin un incremento en las emisiones atmosfricas. (Ver Tabla

1). Es por esta razn que la implementacin de nuevas formas de generacin

de energa, seria una gran oportunidad no solo para evitar una posible crisis,

sino para contribuir al desarrollo sostenible.5

En la regin del Valle del Cauca y principalmente en la ciudad de Cali, existen

factores ambientales que favorecen la implementacin de otras formas de

energa como la solar fotovoltaica, debido a que es una de las zonas que recibe

5 MEJIA CASTRO Luis Ernesto, URE a favor del pas, 2004,disponible en internet en :http://www.ahk-

colombia.com/colombia/DBArticulos/DB42.pdf

2030405060708090

100

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

25

mayor cantidad de radiacin solar. De esta manera, la energa solar

fotovoltaica, ha ofrecido una solucin inmediata a las necesidades primarias de

electricidad para iluminacin y comunicacin, evitando la costosa extensin de

la red elctrica.6 Por lo tanto es de gran inters conocer con exactitud las

aplicaciones que de la energa solar fotovoltaica se han realizado para tomar

estos datos como punto de partida y evaluar la factibilidad de implementar este

sistema de energa alternativa en la Universidad Icesi para la iluminacin de los

salones de clase.

Tabla 1: Potencial de Contaminacin de Combustibles usados en Colombia

HidroelectricidadMetano M B M B BPropano M B M M MGas Natural B M M A M MMetanol M M B A M AEtanol B M B A M AGasolina B A M M A A M B BCocinol B M A M A A M B BKerosene M M A M A M M B BACPM - Diesel A M A A A M A B BCombustleo A A A A A M A M BCrudo Castilla A A A A A M A M MCarbon (Bajo % S) A A M M A B A A ACarbn (Alto % S) A A A M A B A A ALea A A A A A A M A A

PST CO SO2 NOX R. Lquidos HC COV MetalesR.

Slidos

Ninguna emisin atmosfricaB Baja concentracin en emisiones atmosfricasM Concentracin media en emisiones atmosfricasA Alta concentracin en emisiones atmosfricasPST Partculas suspendidasCO Monxido de carbonoSO2 Dixido de azufreNOX xidos de nitrgenoHC HidrocarburosCOV Compuestos Orgnicos VoltilesR Residuos Fuente: Unidad de Planeacin Minero Energtica (UPME).

6 APROTEC, Energa Solar Fotovoltaica, 2004, disponible en Internet en: http://www.aprotec.com.co/pages/solar_pv.html

26

40000

45000

50000

55000

60000

65000

70000

75000

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 201140000

45000

50000

55000

60000

65000

70000

75000

Alto Medio Bajo

1.1.1 Definicin del problema

El crecimiento en la demanda de energa elctrica en el pas (Ver Grfica 6),

debido principalmente al incremento de la poblacin, al estado de desarrollo

tecnolgico y a las costumbres culturales de uso, promueve reevaluar las

formas de generacin de energa convencional, para considerar la posibilidad

de reemplazarlas por otra fuente de energa que sea sostenible a largo plazo y

aplicable a una institucin como la Universidad Icesi, de acuerdo a las

condiciones econmicas, climticas, estructurales y ambientales con las que

cuenta. Por lo tanto, se pretende aumentar el conocimiento acerca de las

posibilidades reales para utilizar, disponer y consumir un tipo de energa

alternativa como lo es la energa solar fotovoltaica.

Grfica 6: Tnel de proyeccin de demanda domstica de energa elctrica 2003 2011 (GWh/ao)

Fuente: Unidad de Planeacin Minero Energtica (UPME), Proyecciones de demanda de energa elctrica y potencia mxima 2003-2011, 2003.

1.1.2 Anlisis del problema

La disponibilidad de los recursos energticos, su distribucin, utilizacin y

efectos ambientales es una de las mayores preocupaciones del mundo

contemporneo, sin embargo en los pases en desarrollo como Colombia, se

carece de una nocin sobre el uso eficiente y adecuado de los recursos

27

naturales, partiendo del hecho de que se debe satisfacer a cualquier costo las

necesidades de la poblacin en crecimiento.

Por esta razn, el Congreso Nacional mediante la expedicin de la Ley 697 de

2001 declar al Uso Racional y Eficiente de la Energa como asunto de inters

social, pblico y de conveniencia nacional. Con la promulgacin de esta Ley se

sentaron las bases jurdicas necesarias para que el Estado pueda organizar,

fomentar y promover la utilizacin de las energas alternativas de manera

efectiva en Colombia. Consumir los recursos energticos en forma ms

eficiente, aumenta la disponibilidad de fuentes hacia la exportacin, de manera

que se facilita el objetivo de garantizar el aporte del sector energtico a la

balanza comercial y a los ingresos a la nacin.

Teniendo en cuenta esto, se puede ver que el desarrollo econmico y social,

sumado a las legislaciones y agentes polticos presentes, son tambin

elementos fundamentales a la hora de contemplar la idea de incursionar en las

energas renovables.

Hay que tener presente que las demandas interna y de exportacin en

Colombia, ejercen sobre los recursos no renovables presiones referentes a su

agotamiento a largo plazo. En enero de 2005, la exportacin de Colombia hacia

Ecuador fue de 172.52 GWh y se export de Colombia hacia Venezuela 0.01

GWh.7(Ver Grfica 7). Durante enero de 2005, no se presentaron

exportaciones hacia Colombia desde Venezuela ni desde Ecuador.

7 ISA, Informe de Demanda de Electricidad, febrero de 2005, disponible en Internet en: www.isa.com.co

28

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200E

ne-0

0

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-00

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0

Oct

-00

Ene

-01

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-01

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1

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-01

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-02

Abr

-02

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2

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-02

Ene

-03

Abr

-03

Jul-0

3

Oct

-03

Ene

-04

Abr

-04

Jul-0

4

Oct

-04

Ene

-05

Venezuela Ecuador

Grfica 7: Exportacin Colombiana de energa

Fuente: ISA, Informe de Demanda de Electricidad, febrero de 2005

En cuanto al crecimiento de la demanda interna de energa por parte de la

poblacin, analizado anteriormente, se puede ver que efectivamente sta tiene

una incidencia directa sobre los recursos naturales, y es all donde las llamadas

energas alternativas o renovables podran convertirse en una opcin de

abastecimiento, permitiendo el aprovechamiento de los recursos locales para

poder suministrar energa limpia a una mayor cantidad de poblacin.

Despus de analizar el problema, se puede ver que los efectos del acelerado

crecimiento de la poblacin en comparacin con la disminucin de los recursos

naturales, llevara a un desequilibrio ecolgico para un futuro no muy lejano. En

otras palabras, el crecimiento demogrfico, y por ende el aumento de la

demanda de energa, generar un agotamiento de los recursos generadores de

energa, como lo es el petrleo, el gas natural y el carbn, llevando a la

poblacin a buscar alternativas ms sostenibles que logren suplir las

necesidades de la poblacin mundial. Estas alternativas permitirn no solo

29

solucionar el dficit de oferta de energa, sino que adems disminuir la

generacin de agentes contaminantes que agoten otros tipos de recursos

naturales.

Esta realidad no es diferente a la de la Universidad Icesi, donde la demanda de

energa tambin aumentar debido principalmente al crecimiento de la

poblacin estudiantil, la incursin de nuevas carreras y la ampliacin de las

instalaciones. De esta manera, la Universidad Icesi debe ser consciente del

consumo energtico que hace y su dependencia actual de los combustibles

fsiles, la importancia del ahorro y la eficiencia energtica. Para ello, podra ser

pionera en la utilizacin de la energa solar como alternativa vlida al uso de

energas contaminantes, con el fin de reducir las emisiones de CO2 a la

atmsfera, y ser la primera institucin solar educativa en Cali. Con esta

iniciativa, adems, se podra reforzar la educacin de los alumnos en las

tecnologas limpias y en la cultura de respeto al Medio Ambiente

1.2 IMPORTANCIA

Con la realizacin del proyecto se pretende que en la Universidad Icesi, se

analice la posibilidad de implementar tecnologas de desarrollo sostenible a

partir de la generacin de energa solar fotovoltaica. La Universidad Icesi, no

pueden ser ajena a una problemtica que a futuro la afectar directamente. Es

por esta razn, que es indispensable a partir de un proceso de concientizacin,

evaluar nuevos procesos de generacin energtica que aporten tanto

beneficios econmicos como ambientales a la comunidad.

De lo anterior, se busca que el aporte de la ingeniera industrial a este

proyecto, se enfoque en el anlisis de los procesos de generacin, logstica,

distribucin, transmisin y comercializacin de la energa, a travs de mtodos

de evaluacin de alternativas, teniendo en cuenta aspectos econmicos y

ambientales.

30

En la ciudad la importancia que tiene el proyecto es presentarle a otras

instituciones que si es posible pensar en alternativas de energa, que aporten

beneficios tanto econmicos como ambientales, y que mejoren la calidad de

vida de la comunidad.

Finalmente se intenta que este proyecto sirva como fuente inspiradora y parte

inicial, de diversas actividades que puedan realizarse y que brinden alternativas

de abastecimiento energtico a la comunidad. Dentro de estas actividades se

podra contemplar proyectos de inversin en empresas generadoras de

energa, nuevos procesos de generacin energtica, aprovechamiento eficiente

de los recursos como alternativa para producir energa, entre otras.

1.3 JUSTIFICACIN

Una de las principales razones por las cuales se escogi este proyecto fue la

constante preocupacin por el medio ambiente y por la sociedad. Pensar en la

cantidad de recursos energticos desperdiciados con los que cuenta el pas y

en especial la ciudad de Cali, debido a su posicin geogrfica, tales como el

sol, el viento, y el agua entre otros, permite elaborar ideas, como la generacin

de energa a partir de la conversin de la luz solar en electricidad, promoviendo

su aprovechamiento de manera eficiente en pro de la comunidad y de su

desarrollo econmico y ambiental.

1.4 ALCANCE Y DELIMITACIN

El desarrollo del proyecto tendr un marco de realizacin de un ao, entre

Enero de 2006 y Diciembre del mismo ao, y estar dividido en 2 etapas:

Desde el 20 de Enero de 2006 hasta el 12 de Mayo del mismo ao, se investigaran y entendern, todos los temas relacionados

con el contenido y la gestin del proyecto. La investigacin a realizar es de

tipo exploratorio, ya que el objetivo es examinar un tema de poca aplicacin.

31

De esta manera se tendrn claros los conceptos tericos sobre el

funcionamiento de la energa solar fotovoltaica y sobre aquellas energas

convencionales que se estn utilizando actualmente en Colombia, como la

hidroelctrica y la energa trmica a base de carbn y gas natural. Las

fuentes que se utilizaran para la investigacin son estudios previos, tesis,

artculos de revistas, libros, informes y manuales realizados en el pas y en

el exterior. Tambin se pretende obtener informacin de entidades

reconocidas como lo son el Instituto de Ciencias Nucleares y Energas

Alternativas (INEA), la CVC, la Unidad de Planeacin Minero Energtica

(UPME), ISA, EPSA, COEXITO y APROTEC

En la segunda etapa que comprende Agosto de 2006 hasta Diciembre del 2006, el alcance del proyecto contempla la aplicacin de todos los

conceptos analizados, a las condiciones reales encontradas en la

Universidad Icesi. En esta etapa se analizar la viabilidad de utilizar la

energa solar fotovoltaica en la Universidad Icesi, de acuerdo al anlisis de

factores y condiciones necesarias para generarla y tambin su costo-

beneficio. Se determinar si ste tipo de energa abastecer el consumo

energtico de iluminacin de salones de clase de la Universidad o si es

favorable seguir utilizando energa convencional.

El sector hacia el cual va dirigido el estudio es especficamente la Universidad

Icesi, en donde se pretende analizar la viabilidad de utilizar energa solar

fotovoltaica de manera que se logren satisfacer las necesidades de su

creciente poblacin.

32

2 OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL

Ampliar el conocimiento acerca de la generacin de energa solar fotovoltaica,

que contribuya a minimizar el uso de energa generada con recursos naturales

no renovables.

2.2 OBJETIVO DEL PROYECTO

Analizar la posibilidad de implementar energa solar fotovoltaica en la

Universidad Icesi, para alimentar los circuitos de iluminacin en los salones de

clase.

2.3 OBJETIVOS ESPECFICOS

1. Investigacin y anlisis de las energas convencionales utilizadas

actualmente en el pas, para entender los procesos de generacin de

energa y su transmisin final hasta un consumidor comercial como lo es

la Universidad Icesi.

2. Investigacin y anlisis de la energa solar fotovoltaica, para evaluar su

funcionamiento, su costo-beneficio y la factibilidad de implementar este

proceso alternativo de generacin de energa en la Universidad Icesi.

33

3. Anlisis de las caractersticas energticas de la Universidad Icesi para

identificar el consumo especifico de energa convencional y la carga

instalada de iluminacin de salones de clase, que se podra suplir

mediante el uso de energa solar fotovoltaica, teniendo en cuenta tanto

el factor tcnico como econmico.

4. Realizacin de un anlisis comparativo entre la energa solar fotovoltaica

y la energa convencional, para determinar cual de los dos tipos de

energa trae mayores beneficios para la Universidad Icesi, de acuerdo a

los anlisis realizados y las condiciones actuales.

Ilustracin 1: Diagrama de Objetivos Especficos.

Cmo llega la energa convencional hasta la Universidad Icesi? Costo-Beneficio de utilizar este

tipo de energa

Cmo funciona la energa solar fotovolatica? Costo-Beneficio de utilizar este tipo de energa

Cunto consume la Universidad Icesi en energa convencional? Que porcentaje de este consumo

podra suplir la energa solar fotovoltaica?

Podra la U. Icesi disminuir costos por uso de energa fotovoltaica?

Fuente: Elaboracin propia

34

3 METODOLOGA

La Metodologa que se va a utilizar para llevar a cabo las diferentes partes del

proyecto son:

3.1 ANLISIS DE LAS ENERGAS CONVENCIONALES

En esta primera parte del proyecto se investigar acerca de las diferentes

formas de generacin de energa utilizadas en el pas, tales como la

hidroelctrica y la trmica, de manera que se pueda identificar su

funcionamiento, su costo-beneficio e impacto ambiental que genera

actualmente.

Investigacin Bibliogrfica: A travs de diferentes fuentes como libros, revistas, manuales e informacin de Internet, se pretende conocer ms

acerca de los recursos energticos y las diferentes formas de

generacin de energa empleadas.

Identificacin y anlisis de factores: se estudiar todo el proceso de generacin de energas convencionales en el pas hasta que llegan a los

diferentes consumidores finales. Se identificaran factores a nivel de

materias primas, produccin o generacin, distribucin, costos, logstica,

eficiencia, entre otros, destacando en cada uno de ellos, los posibles

impactos que se causan a nivel econmico y ambiental.

35

3.2 INVESTIGACIN Y ANLISIS DE LA ENERGA SOLAR FOTOVOLTAICA

En esta etapa del proyecto se pretende analizar cada una de las caractersticas

y funciones de la energa solar fotovoltaica, de manera que se identifique la

tecnologa empleada, los mtodos de funcionamiento y la potencia que se

puede generar. De igual forma se realizara una evaluacin acerca de las

posibles aplicaciones que tiene este tipo de energa renovable. Las actividades

a realizar en el proceso de identificacin sern:

Investigacin Bibliogrfica: Investigar a travs de diferentes fuentes -Libros, revistas y pginas Web - sobre la forma de generacin de

energa a travs de la radiacin solar.

Consulta a instituciones especializadas: A travs de visitas y consultas a instituciones locales especializadas como APROTEC,

COEXITO, ISA y EPSA, se pretende investigar y estudiar proyectos

realizados previamente que tengan informacin acerca de herramientas

que puedan ser de utilidad para la realizacin del proyecto. Tambin se

realizaran consultas va Internet a entidades como la Unidad de

Planeacin Minero Energtica UPME y el Ministerio de Minas y Energa.

Identificacin y anlisis de factores: Se estudiar todo el proceso de generacin de la energa solar fotovoltaica, teniendo en cuenta los

mismos factores utilizados para analizar las energas convencionales.

Los factores a tener en cuenta son: materias primas, produccin,

distribucin, costos, logstica, calidad, eficiencia, entre otros que sean

indispensables para el anlisis, destacando los posibles impactos que

puedan tener a nivel econmico y ambiental. Tambin se determinar

cuales son las condiciones climticas, ambientales y estructurales,

necesarias para la generacin de este tipo de energa renovable.

36

3.3 ANLISIS DE LAS CARACTERSTICAS ENERGTICAS DE LA UNIVERSIDAD ICESI.

Una vez analizados los dos tipos de energa, se proceder a determinar, cual

de los dos tipos de energa trae mayores beneficios tanto econmicos como

ambientales para la Universidad, teniendo en cuenta las condiciones actuales

con las que se cuenta. Para ello se analizaran los siguientes tpicos:

Anlisis de las condiciones climticas, ambientales y estructurales de la Universidad Icesi: Se identificaran cuales son las condiciones climticas, ambientales y estructurales con las que cuenta la

Universidad, para de esta manera analizar si coinciden con aquellas

necesarias para la generacin de Energa Solar Fotovoltaica.

Anlisis de la situacin actual de la Universidad: En este paso se estudiar la carga en watts para la iluminacin de los salones de la

Universidad, para determinar as la potencia de energa solar

fotovoltaica requerida y las horas de respaldo.

3.4 REALIZACIN DE UN ANLISIS COMPARATIVO ENTRE LA ENERGA SOLAR FOTOVOLTAICA Y LA ENERGA CONVENCIONAL

En esta parte del proyecto se va a comparar los dos tipos de energa, la

Energa Convencional y a la Energa Solar Fotovoltaica. Se compararan cada

uno de los factores analizados (materias primas, produccin, distribucin,

costos, logstica, calidad, eficiencia, mantenimiento y otros) entre los dos tipos

de energa, teniendo en cuenta el costo-beneficio de cada una y tambin los

impactos causados a nivel econmico y ambiental, para determinar de esta

manera qu tipo de energa es ms conveniente para las condiciones e

intereses de la Universidad. Para llevar a cabo de manera eficiente esta fase

es necesario establecer una serie de pasos que permitan su fcil comprensin:

37

Determinacin de herramienta de comparacin: es necesario establecer una o ms herramientas de Ingeniera Industrial que se

puedan utilizar para comparar diferentes alternativas. Ejemplo de

herramientas son el Anlisis Jerrquico AHP y la Ponderacin Lineal, las

cuales utilizan la ponderacin de factores para la solucin de problemas

multicriterio. Con estas herramientas se pretende tambin evaluar,

analizar y validar la informacin que se rena durante la investigacin.

Evaluacin de factores en trminos econmicos y ambientales: Se compararan factores como materias primas, produccin, distribucin,

costos, logstica, calidad, eficiencia y otros, entre las energas

convencionales y la energa solar fotovoltaica, teniendo en cuenta su

costo-beneficio. Dentro de cada factor o etapa se analizar cual es el

impacto que se causa a nivel econmico y ambiental. Algunos aspectos

a tener en cuenta dentro de estos niveles son los siguientes:

Aspecto Econmico: Comparar el costo de inversin en dispositivos,

equipos de instalacin y mantenimiento de la Energa Solar Fotovoltaica;

Identificar cual de las alternativas genera mayores costos y as mismo

establecer la disponibilidad comercial en Colombia de la tecnologa

necesaria; analizar los costos que arrojan el consumo de energa

convencional y la contraparte con la energa renovable analizada.

Aspecto Ambiental: Identificar cual tipo de energa podra reducir la

posibilidad de extincin de recursos naturales no renovables; o que no

aumente dicho problema; teniendo en cuenta el impacto ambiental actual

que se causa con la generacin de energa, y que afecta de una u otra

manera a la comunidad.

Resumen de resultados: Despus de haber evaluado los dos tipos de energa y haber establecido cul trae mayores beneficios para la

Universidad Icesi, se resumirn los resultados obtenidos.

38

4 MARCO DE REFERENCIA

El Marco de Referencia se ha elaborado para comprender en primera instancia

como surgi el concepto de energa solar en Colombia y el mundo y cmo ha

sido utilizado hasta el momento. Consecuentemente se explicar como a partir

de la energa solar se pueden aprovechar otras fuentes de energa como la

hidroelctrica, y cmo han sido utilizadas a nivel global.

Anlogamente se mostrarn las distintas causas que dieron origen a estos

tipos de energas alternativas, tales como el agotamiento de los recursos no

renovables, el aumento de emisiones por la quema de combustibles fsiles y la

creciente demanda de energa.

Igualmente se revelaran las barreras que han impedido el pleno desarrollo de

estas fuentes alternativas y los proyectos que se han desarrollado en

Colombia, especficamente de la energa fotovoltaica, que es objeto del

proyecto como tal. Por ultimo se presentarn algunas definiciones importantes

referentes al Sistema Interconectado Nacional de energa, que sern utilizadas

de manera recurrente.

En conclusin, con este marco de referencia se quiere resaltar la importancia

de conocer la problemtica que ha conllevado al desarrollo de tecnologas

limpias para la generacin de energa, no solo para que tengan una mayor

cabida dentro de la planeacin energtica en el pas, sino para que todos los

consumidores de energa vean las fuentes alternativas como una oportunidad

de contribuir al desarrollo sostenible.

39

4.1 ANTECEDENTES

4.1.1 Contexto de la energa solar en Colombia y el mundo.

En 1973 se produjeron eventos importantes en el mercado mundial del

petrleo. Un encarecimiento notable de esta fuente de energa no renovable,

caus preocupaciones sobre el suministro y precio futuro de la energa. Como

resultado de esto, los pases consumidores, enfrentados a los altos costos del

petrleo y a una dependencia casi total de l, tuvieron que modificar

costumbres y buscar opciones para reducir su dependencia de fuentes no

renovables. Entre las opciones para reducir la dependencia del petrleo como

principal recurso energtico, se consider el mejor aprovechamiento de la

energa solar y sus diversas manifestaciones secundarias tales como la

energa elica, hidrulica y las diversas formas de biomasa; es decir, las

llamadas energas renovables. (Ver Ilustracin 2)

As, hacia mediados de los aos setenta, mltiples centros de investigacin en

el mundo retomaron viejos estudios, organizaron grupos de trabajo e iniciaron

la construccin y operacin de prototipos de equipos y sistemas operados con

recursos renovables.

Ilustracin 2: La energa solar y sus manifestaciones secundarias

Fuente: Elektrosol, Estudio e Instalacin de sistemas de energa solar, 2004.

E. SOLARDIRECTA

CAPTACIONFOTONICA

CAPTACIONTERM ICA

PASIVA ACTIVA CAPTACIONFOTOVOLTAICA

CAPTACIONFOTOQUIM ICA

BIOM ASA FOTOQUIM ICAE. SOLARFOTOVOLTAICA

SOLARTERM ICA

ARQ. SOLARPASIVA

E. SOLARINDIRECTA OLAS

ELICA

HIDRULICA

40

En la dcada de los ochenta, aparecen evidencias de un aumento en las

concentraciones de gases que provocan el efecto invernadero en la atmsfera

terrestre, todo esto debido principalmente a la quema de combustibles fsiles.

Esto trajo como resultado una convocatoria mundial para buscar alternativas de

reduccin de las concentraciones de estos gases, lo que llev a un

replanteamiento de la importancia que pueden tener las energas renovables

para crear sistemas sostenibles.

Hoy en da muchas de las tecnologas de aprovechamiento de energas

renovables han madurado y evolucionado, aumentando su confiabilidad y

mejorando su rentabilidad para muchas aplicaciones. Como resultado de esto,

pases como Estados Unidos, Alemania, Espaa e Israel dentro de la

planeacin energtica, presentan un crecimiento muy acelerado en el nmero

de instalaciones que aprovechan la energa solar de manera directa o

indirectamente a travs de sus manifestaciones secundarias.

A nivel Internacional el aprovechamiento de las energas renovables es

bastante amplio. Las energas renovables representan un 20% del consumo

mundial de electricidad, siendo el 90% de origen hidrulico. El resto es muy

marginal: biomasa 5,5%, geotermia 1,5%, elica 0,5% y solar 0,05%. Alrededor

de un 80% de las necesidades de energa en las sociedades industriales

occidentales se centran en torno a la calefaccin, la climatizacin de los

edificios y el transporte (carros, trenes, aviones). Sin embargo, la mayora de

las aplicaciones a gran escala de la energa renovable se concentra en la

produccin de electricidad. 8

La energa solar podra para el ao 2020 dar energa a 1.000 millones de

personas en el mundo y para el ao 2040 generar el 26% de la demanda global

prevista. La energa elica, cuyo elemento esencial es el viento, se est

implantando en muchas regiones. Greenpeace destaca que la energa elica

es la fuente de energa que est creciendo ms rpidamente en el mundo. Este

8 Wikipedia, Energas Renovables 2006, disponible en Internet en:http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_renovable

41

tipo de energa no produce la contaminacin atmosfrica de las centrales

termoelctricas, ni las alteraciones en los ros que provocan las generadoras

hidroelctricas. La energa elica cubre ya las necesidades de electricidad de

ms de 35 millones de personas. Con el necesario apoyo poltico, podra cubrir

en el 2020 el 12% de toda la electricidad mundial y el 20% en Europa. 9

Colombia tambin comparte la progresiva preocupacin por la escasez de

recursos energticos y por eso se ha puesto en la tarea de aprovechar nuevas

formas de energa que le garanticen un suministro independiente y le den la

capacidad para responder a sus necesidades industriales futuras.

En el pas a pesar de sus importantes recursos energticos convencionales

como el Carbn, gas, petrleo y los recursos hdricos a gran escala, que no

obstante a largo plazo podran sufrir un gran impacto, se presenta problemas

en el suministro de energa a todo el pas. Situaciones difciles en este sector

se han vivido en el pasado, en algunos casos por ser zonas aisladas de difcil

acceso y distantes del sistema interconectado, y en otras por variaciones

climticas. Es all donde los recursos energticos no convencionales de

carcter renovable como: Energa Elica, Energa Solar, Biomasa, Pequeas

Centrales Hidroelctricas y Geotermia, que estn disponibles en el pas para su

aprovechamiento, son alternativas de solucin y de diversificacin de la oferta

energtica y por consiguiente para la confiabilidad del Sistema Energtico

Nacional.10

A pesar de conocerse stas alternativas de solucin, existen diversas barreras

que frenan la promocin de las energas renovables que van desde la falta de

voluntad poltica hasta las barreras econmicas o la falta de informacin, cuya

eliminacin es necesaria para que las renovables alcancen el necesario nivel

de desarrollo en el pas. 9 ATINZAR Mara Jos, Energas limpias: alternativa para un mundo sostenible, 2004, disponible en Internet en:

http://www.lainsignia.org/2004/junio/ecol_011.htm

10 PINILLA S lvaro., Manual de aplicacin de la energa elica, 2000, disponible en Internet en:

www.upme.gov.co/si3ea/documentacion/energias_alternativas/ material_difusion/manualElicaweb.pdf

42

4.1.2 Estudios Desarrollados

En el pas se han realizado importantes estudios sobre la disponibilidad de

recursos, para evaluar los potenciales de fuentes renovables. Existen mapas y

estimaciones preliminares de energa solar, elica, hidrulica, geotrmica,

mareamotriz y biomasa.

En cuanto la energa solar fotovoltaica se ha realizado varios estudios, que se

encuentran en diferentes instituciones (INEA, UPME), universidades (U.

Nacional, U. del Valle, U. de Antioquia, U. de los Andes) y empresas (AENE

Consultora, Consultora Colombiana, Consultores Unidos). La informacin se

encuentra en la base de datos RESOURCE, que es sobre energas renovables

y nuevas tecnologas.

La Tabla 2 muestra los estudios encontrados en esta base de datos. La

mayora de los estudios tiene que ver con el potencial disponible, las

tecnologas aplicables y normas de eficiencias, principalmente para sistemas

fotovoltaicos.

Como puede observarse, la informacin disponible es de los siguientes tipos:

Propuesta de normas relacionadas con componentes de los Sistemas Fotovoltaicos (SFV). Lo anterior con el fin de que finalmente los SFV

cumplan con especificaciones y as garantizar un mejor servicio.

Evaluacin del comportamiento SFV. La evaluacin realizada por el INEA en 1996 muestra que es posible mejorar la confiabilidad de los

sistemas instalados si se ponen en prctica las normas y practicas

recomendadas sugeridas al ICONTEC.

Hay manuales de entrenamiento en la ingeniera de SFV. En este sentido la Universidad nacional en Bogot, ofrece cursos de

capacitacin en diseo, ingeniera, instalacin y mantenimiento de SFV,

as como tambin dispone de laboratorios y personal apropiado para el

entrenamiento.

43

Los estudios de aplicacin han mostrado que para demandas de energa elctrica de algunos kWh./da en zonas remotas, los SFV son altamente

ventajosos desde los puntos de vista tcnico y econmico.

En Colombia se ha desarrollado, de esta manera, una notable capacidad de

ingeniera alrededor de estos SFV y hay una experiencia importante en

programas de suministro de energa a pequea escala, en

radiocomunicaciones, en oleoductos, boyas, red de fro, puestos de salud,

etc. 11

11 UPME, Establecimiento de un plan estructural, institucional y financiero, que permita el abastecimiento energtico de las zonas no

interconectadas con participacin de las comunidades y el sector privado, Energa Solar, 2000, disponible en Internet en:

http://www.upme.gov.co/si3ea/documentacion/energias_alternativas/docs/CAPITULO4ENERGIASOLAR.pdf

44

Tabla 2: Estudios/documentos sobre Energa Solar Fotovoltaica en Colombia

FECHA TITULO DEL ARTICULO TITULO DE LA REVISTA CIUDAD, ESTADO:

PUBLICACION EN REVISTA O LIBRO O LIBRO EDITORIAL O INSTITUCIONNorma: NTC 4405: NORMAS TECNICAS Bogot, Colombia Biblioteca GRUPO ENERGA

EFICIENCIA ENERGTICA COLOMBIANAS ICONTEC SOLAR U. NACIONALGeneracin Solar Bogot, Colombia: Aene Biblioteca GRUPO ENERGA

Fotovoltaica Consultora SOLAR U. NACIONALEnerga fotovoltaica: Bogot, Colombia Biblioteca del modulos fotovoltaicos ICONTEC ICONTEC

Energa fotovoltaica: Gua para Bogot, Colombia Biblioteca del caracterizar las baterias de almacenamiento ICONTEC ICONTEC

Eficiencia energtica: Evaluacion de la Bogot, Colombia Biblioteca del eficiencia de los sistemas fotovoltaicos ICONTEC ICONTEC

Energa Solar en la Costa Bogot, Colombia: Consultores Biblioteca ConsultoraPacifica Colombiana Unidos-Consultoria Colombiana Colombiana

Censo y evalacion de sistemas Biblioteca GRUPO ENERGAfotovoltaicos en Colombia SOLAR U. NACIONAL

Recommended criterial for terrestrial Bogot, Colombia Biblioteca del photovoltaic power system ICONTEC ICONTEC

Manual de Entrenamiento en Sistemas Bogot, Colombia: PNUD-OLADE- Biblioteca GRUPO ENERGAFotovoltaicos para Electrificacion Rural Comunidad Europea-JUNAC SOLAR U. NACIONAL

Estrategia metodolgica para propiciar la participacin Bogot, Colombia Biblioteca del de los pblicos de ISA en proyectos de educacion ambiental ICONTEC ICONTEC

Training Manual on PV Systems Bogot, Colombia: PNUD-OLADE- Biblioteca GRUPO ENERGAfor Rural Electrification Comunidad Europea-JUNAC SOLAR U. NACIONALLibro Rodriguez, H; Hurry, S. Ene-95

Norma Ene-95

Libro Rodriguez, H; Hurry, S. Ene-95

Bogot, Colombia: INEA

Norma Jun-95

Libro Fundacin PESENCA Ene-96

Rodriguez, H Dic-96

Norma Ene-97

Norma Ene-97

Norma Ene-97

UBICACIN DOCUMENTO

Norma Jun-98

TIPO DOC NOMBRE AUTORES

Informe Rodriguez, H Jul-97

Fuente: Gonzlez, F. Recopilacin de Informacin sobre el estado actual de la Energizacin Rural en Colombia. Estudio realizado para la UPME, Bogot Diciembre de 1997.

45

Tabla 2: Continuacin FECHA TITULO DEL ARTICULO TITULO DE LA REVISTA CIUDAD, ESTADO:

PUBLICACION EN REVISTA O LIBRO O LIBRO EDITORIAL O INSTITUCIONEnergas Alternativas para Territorio Bogot, Colombia: Consultores Biblioteca Consultora

Nacionales - Energa Solar Unidos-Consultoria Colombiana ColombianaGonzalez B., F.; Manual de Radiacin Solar en Bogot, Colombia: H. Rodriguez & Biblioteca GRUPO ENERGARodriguez, H. Colombia - Vol 2 F. Gonzalez Editores SOLAR U. NACIONAL

Norma Colombiana Biblioteca GRUPO ENERGAICONTEC SOLAR U. NACIONAL

Bogot, Colombia Biblioteca del ICONTEC ICONTEC

Gonzalez B., F.; Manual de Radiacin Solar en Bogot, Colombia: H. Rodriguez & Biblioteca GRUPO ENERGARodriguez, H. Colombia - Vol 1 F. Gonzalez Editores SOLAR U. NACIONAL

Energa Solar: Medicin de Transmitancia y Bogot, Colombia Biblioteca del reflectanciafotometricas en materiales sometidos a radiacion solar ICONTEC ICONTEC

Bogot, Colombia Biblioteca del ICONTEC ICONTEC

Norma: C2959 para comercializar las bateras de NORMAS TECNICAS Bogot, Colombia Biblioteca GRUPO ENERGAalmacenamiento para sistemas fotovoltaicos COLOMBIANAS ICONTEC SOLAR U. NACIONAL

Estudios sobre la teora de diseo Bogot, Colombia Biblioteca UNIVERSIDADFabricacin, utilizacin de SFV Uniandes ANDES

Norma 149: Energa Fotovoltaica, NORMAS TECNICAS Bogot, Colombia Biblioteca GRUPO ENERGAmodulos fotovoltaicos COLOMBIANAS ICONTEC SOLAR U. NACIONAL

Energa Fotovoltaica: terminologa Bogot, Colombia Biblioteca UNIVERSIDADy definiciones ICONTEC ANDES

UBICACIN DOCUMENTOTIPO DOC NOMBRE AUTORES

Libro ICONTEC Ene-90

Norma Ene-90

Norma ICONTEC May-91

Tesis Angel, C. Nov-90

Libro Ene-92

Norma Jun-92 Mecnica, energa solar, definiciones y nomenclatura

Norma Jun-92 Definiciones y nomenclatura Colombia: ICONTEC

Libro Ene-94

Norma Ene-92

Rodriguez, H Sep-94

Norma Ene-92 Energa fotovoltaica: Terminologa y definiciones

Fuente: Gonzlez, F. Recopilacin de Informacin sobre el estado actual de la Energizacin Rural en Colombia. Estudio realizado para la UPME, Bogot Diciembre de 1997.

46

Actualmente, uno de los proyectos ms importantes en cuanto a la energa

solar, es el que estn desarrollando cientficos de la Universidad Nacional para

crear una nueva generacin de celdas solares basadas en polmeros

conductores. Ellos saben que el sol enva diariamente 2750 veces la cantidad

de energa que se requiere para atender el consumo mundial. Por eso se estn

dedicando a construir un nuevo tipo de celdas solares, eficientes, livianas y

econmicas que podrn ser utilizadas masivamente en menos de 10 aos. A

diferencia de las actuales, las nuevas celdas podrn ser adheridas a un celular

como una calcomana, adaptadas como pintura de cualquier color para los

carros y revestir de forma elegante la fachada de las casas. El mercado

potencial de energa solar se estima en 6.600 millones de dlares en 5 aos,

oportunidad que quiere ser aprovechada por estos visionarios colombianos. Si

Colombia se convirtiera en una sociedad lder en utilizacin de energa solar,

reducira enormemente sus emisiones de CO2, sera energticamente

independiente y generara progreso para sus regiones ms olvidadas.12

4.2 MARCO TERICO

La creciente demanda de energa y su utilizacin inadecuada a travs de un

mal manejo de los recursos naturales, ha llevado a convertir el uso de la

energa convencional en el centro de los problemas del calentamiento global, y

por tanto del cambio climtico, en mayor medida originado por el uso de

combustibles fsiles. Las tecnologas de energas renovables podran

convertirse en la solucin a la amenaza sobre el desarrollo y supervivencia de

la comunidad mundial. Por lo tanto en este capitulo se ampliar un poco el

conocimiento acerca de las energas convencionales existentes y utilizadas en

Colombia, y sobre la energa solar fotovoltaica que ser la base en el desarrollo

del proyecto.

12 GMEZ BAQUERO Fernando, Colombia explora oportunidades en energas alternativas, disponible en Internet en:

http://www.yocreoencolombia.com/informacion/articulos/colombia_explora_energias_alternativas.htm

47

4.2.1 Energas utilizadas en Colombia

La energa primaria se encuentra en forma de crudo, por ejemplo a travs de

combustibles fsiles que se extraen de depsitos sedimentarios. Despus de

hacer un proceso de transformacin, ese recurso se convierte en energa

suministrable y disponible para el usuario.

Ilustracin 3: Transformacin de la energa

Fuente: Scientific American, 1990

La demanda global de combustibles fsiles est consumindolos a un ritmo

100.000 veces ms rpido del que constituye su velocidad de formacin.13

4.2.1.1 Energa hidrulica

La energa hidrulica se obtiene de la cada del agua desde cierta altura a un

nivel inferior lo que provoca el movimiento de ruedas hidrulicas o turbinas.

La hidroelectricidad es un recurso natural disponible en las zonas que

presentan suficiente cantidad de agua. Su desarrollo requiere construir

pantanos, presas, canales de derivacin, y la instalacin de grandes turbinas

y equipamiento para generar electricidad. Una central hidroelctrica es

aquella en la que la energa potencial del agua almacenada en un embalse se

transforma en la energa cintica necesaria para mover el rotor de un

generador, y posteriormente transformarse en energa elctrica. Todo ello

implica la inversin de grandes sumas de dinero, por lo que no resulta

competitiva en regiones donde el carbn o el petrleo son baratos, aunque el

costo de mantenimiento de una central trmica, debido al combustible, sea

ms caro que el de una central hidroelctrica. Sin embargo, el peso de las

13 GED R. Davis, Energa para el planeta tierra, Revista: Investigacin y Ciencia, Edicin espaola Scientific American,1990. pgina 8

48

consideraciones medioambientales centra la atencin en estas fuentes de

energa renovables.14

En Colombia, como se haba nombrado anteriormente, el 66.3% de la

capacidad efectiva neta instalad del Sistema de Interconexin Nacional,

corresponde a plantas hidrulicas. En el Valle del Cauca las plantas

hidroelctricas mas importantes son la del Alto Anchicay, Calima, Salvajina,

Nima, Bajo Anchicay y Ro Cali.

4.2.1.2 Energa Trmica (obtenida a partir de combustibles fsiles)

Se denomina energa trmica a la energa liberada en forma de calor, obtenida

de la naturaleza, mediante la combustin de algn combustible fsil, mediante

electricidad por efecto Joule, por rozamiento, por un proceso de fisin nuclear o

como residuo de otros procesos mecnicos o qumicos.

La energa as obtenida se puede aprovechar directamente, para calefaccin,

obtencin de agua caliente y refrigeracin. En estos casos, la energa trmica

puede provenir de procesos de combustin, de fuentes naturales, de la energa

elctrica o del aprovechamiento de calor residual de procesos industriales.

La energa trmica tambin se puede aprovechar en un motor trmico; en el

caso de la energa nuclear para la generacin de energa elctrica, y en el caso

de la combustin, adems, para obtener trabajo, como en los motores de los

automviles o de los aviones.15

Una central trmica para produccin de energa elctrica, es una instalacin en

donde la energa mecnica que se necesita para mover el rotor del generador y

por lo tanto para obtener la energa elctrica, se obtiene a partir del vapor

formado al hervir el agua en una caldera.

14 "Energa hidrulica," Enciclopedia Microsoft Encarta 2000. 1993-1999 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos.

15 Wikipedia, Energa Trmica, disponible en Internet en: http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_t%C3%A9rmica

49

El vapor generado tiene una gran presin, y se hace llegar a las turbinas para

que su expansin sea capaz de mover los labes de las mismas. Las

denominadas termoelctricas clsicas son de: carbn, de fuel o gas natural. En

dichas centrales la energa de la combustin del carbn, fuel o gas natural se

emplea para hacer la transformacin del agua en vapor.

En Colombia, las compaas trmicas mas importantes son: Emgesa, EPSA,

TEBSA, Termodorada, Merielctrica, Termopaipa, Corelca, EBSA,

Termotasajero, CENS, Termocartagena, Termoemcali, Cidral, EEPPM,

ISAGEN y Termovalle.

4.2.2 Energa Solar

Nuestro planeta recibe del sol una cantidad de energa anual de

aproximadamente 1,6 millones de Kwh, de los cuales slo un 40% es

aprovechable, una cifra que representa varios cientos de veces la energa que

se consume actualmente en forma mundial; es una fuente de energa

descentralizada, limpia e inagotable. El aprovechamiento energtico est

entonces condicionado por la intensidad de radiacin solar recibida por la tierra,

los ciclos diarios y anuales a los que est sometida y las condiciones

climatolgicas del lugar. Se define energa solar a aquella que mediante

conversin a calor o electricidad se aprovecha de la radiacin proveniente del

sol.16

4.2.2.1 Transformacin natural de la energa solar

La recogida natural de energa solar se produce en la atmsfera, los ocanos y

las plantas de la Tierra. Las interacciones de la energa del Sol, los ocanos y

la atmsfera, por ejemplo, producen vientos, utilizados durante siglos para

hacer girar los molinos. Los sistemas modernos de energa elica utilizan

16 Direccin Nacional de Promocin, Subsecretaria de Energa Elctrica, Energas Renovables 2004-Energa Solar, disponible en Internet en:

http://energa.mecan,gov.ar

50

hlices fuertes, ligeras, resistentes a la intemperie y con diseo aerodinmico

que, cuando se unen a generadores, producen electricidad para usos locales y

especializados o para alimentar la red elctrica de una regin o comunidad.

Casi el 30% de la energa solar que alcanza el borde exterior de la atmsfera

se consume en el ciclo del agua, que produce la lluvia y la energa potencial de

las corrientes de montaa y de los ros. La energa que generan estas aguas

en movimiento al pasar por las turbinas modernas se llama energa

hidroelctrica.

Gracias al proceso de fotosntesis, la energa solar contribuye al crecimiento de

la vida vegetal (biomasa) que, junto con la madera y los combustibles fsiles,

puede ser utilizada como combustible. Otros combustibles como el alcohol y el

metano tambin pueden extraerse de la biomasa.

4.2.2.2 Recogida directa de energa solar

La recogida directa de energa solar requiere dispositivos artificiales llamados

colectores solares, diseados para recoger energa, a veces despus de

concentrar los rayos del Sol. La energa, una vez recogida, se emplea en

procesos trmicos o fotovoltaicos. En los procesos trmicos, la energa solar

se utiliza para cale