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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
Abr
-00
Jul-0
0
Oct
-00
Ene
-01
Abr
-01
Jul-0
1
Oct
-01
Ene
-02
Abr
-02
Jul-0
2
Oct
-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
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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.
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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