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“POTENCIAL ENERGÉTICO RENOVABLE EN LA REGIÓN TACNA”

CUSCO, NOVIEMBRE 2010

CARLOS POLO BRAVO

HUGO TORRES MURO

CENTRO DE ENERGIAS RENOVABLES DE TACNA (CERT)

FACULTAD DE CIENCIAS

UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN

IV CONFERENCIA LATINOAMERICANA DE

ENERGÍA SOLAR

XVIII SIMPOSIO PERUANO DE ENERGÍA SOLAR

UNSAAC

EL POTENCIAL ENERGÉTICO

RENOVABLE DE LA REGIÓN TACNA

Primera edición digital

Julio, 2011

Lima - Perú

© Carlos Polo Bravo

PROYECTO LIBRO DIGITAL

PLD 0211

Editor: Víctor López Guzmán

http://www.guzlop-editoras.com/guzlopster@gmail.com guzlopnano@gmail.com facebook.com/guzlop twitter.com/guzlopster428 4071 - 999 921 348Lima - Perú

PROYECTO LIBRO DIGITAL (PLD)

El proyecto libro digital propone que los apuntes de clases, las tesis y los avances en investigación (papers) de las profesoras y profesores de las universidades peruanas sean convertidos en libro digital y difundidos por internet en forma gratuita a través de nuestra página web. Los recursos económicos disponibles para este proyecto provienen de las utilidades nuestras por los trabajos de edición y publicación a terceros, por lo tanto, son limitados.

Un libro digital, también conocido como e-book, eBook, ecolibro o libro electrónico, es una versión electrónica de la digitalización y diagramación de un libro que originariamente es editado para ser impreso en papel y que puede encontrarse en internet o en CD-ROM. Por, lo tanto, no reemplaza al libro impreso.

Entre las ventajas del libro digital se tienen:• su accesibilidad (se puede leer en cualquier parte que tenga electricidad),• su difusión globalizada (mediante internet nos da una gran independencia geográfica),• su incorporación a la carrera tecnológica y la posibilidad de disminuir la brecha digital (inseparable de la competición por la influencia cultural),• su aprovechamiento a los cambios de hábitos de los estudiantes asociados al internet y a las redes sociales (siendo la oportunidad de difundir, de una forma diferente, el conocimiento),• su realización permitirá disminuir o anular la percepción de nuestras élites políticas frente a la supuesta incompetencia de nuestras profesoras y profesores de producir libros, ponencias y trabajos de investiga-ción de alta calidad en los contenidos, y, que su existencia no está circunscrita solo a las letras.

Algunos objetivos que esperamos alcanzar:• Que el estudiante, como usuario final, tenga el curso que está llevando desarrollado como un libro (con todas las características de un libro impreso) en formato digital.• Que las profesoras y profesores actualicen la información dada a los estudiantes, mejorando sus contenidos, aplicaciones y ejemplos; pudiendo evaluar sus aportes y coherencia en los cursos que dicta.• Que las profesoras y profesores, y estudiantes logren una familiaridad con el uso de estas nuevas tecnologías.• El libro digital bien elaborado, permitirá dar un buen nivel de conocimientos a las alumnas y alumnos de las universidades nacionales y, especialmente, a los del interior del país donde la calidad de la educación actualmente es muy deficiente tanto por la infraestructura física como por el personal docente.• El pe r sona l docente jugará un r o l de tu to r, f ac i l i t ador y conductor de p r oyec tos

de investigación de las alumnas y alumnos tomando como base el libro digital y las direcciones electró-nicas recomendadas.• Que este proyecto ayude a las universidades nacionales en las acreditaciones internacionales y mejorar la sustentación de sus presupuestos anuales en el Congreso.

En el aspecto legal:• Las autoras o autores ceden sus derechos para esta edición digital, sin perder su autoría, permitiendo que su obra sea puesta en internet como descarga gratuita.• Las autoras o autores pueden hacer nuevas ediciones basadas o no en esta versión digital.

Lima - Perú, enero del 2011

“El conocimiento es útil solo si se difunde y aplica” Víctor López Guzmán Editor

Región Tacna

UBICACIÓN GEOGRÁFICA DE LA

REGIÓN TACNA: extensión territorial16 076 Km2 : 80 %

desierto

Fotovoltaica Solar470 278 TWh

Solar concentrada275 556 TWh

Eólica en tierra: 105 278 TWh

Oceánica por mareas y olas: 91 398 TWh

Hidraúlica: 13 899 TWh

Geotérmica: 12 500 TWh

Eólica marina: 611 TWh

ELECTRICIDAD GENERADA EN EL

MUNDO AL 2006 : 19 015 TWh

Recursos no renovables: 81,56 % (gas, carbón, petróleo)

Hidraúlica: 16,40 %

Otras renovables: 1,34 % (leña, biocombustibles)

Eólica: 0,68 %

Solar: 0,02 %

ELECTRICIDAD QUE PODRÍA GENERARSE EN EL MUNDO A PARTIR

DE LOS RECURSOS RENOVABLES: 975 010 TeraWatts-hora (TWh)

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RECURSO ENERGÉTICO HIDRÁULICO EN LA REGIÓN

TACNA

3

Principales Instalaciones

4

CC.HH. ARICOTA 2

C. H. A R I C O T A 1

Tubería forzada

Casa de Máquinas

Reservorio

Patio de Llaves

Tubería forzada

Casa de Máquinas

Patio de LlavesReservorio

Patio de Llaves

Turbinas y Gobernador

C. H. A R I C O T A 2

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COMPARACION DE VOLUMENES REGISTRADOSEN LA LAGUNA ARICOTA

Central Potencia Instalada (MW)

Pot. Instalada Total

C.H. Aricota I 2 x 11,9 35,7 MWActualmente genera

sólo 15MWC.H. Aricota II 1 x 11,9

C.Hs VILVILANI 10 EN PROYECTO

TOTAL : 45,7 MW

POTENCIAL HIDRÁULICO

El potencial energético hidroeléctrico puede verse incrementado si seaprovecha los saltos hidráulicos y pequeños caudales de lasdiferentes cuencas de la región, es decir para mini, micro y picocentrales hidroeléctricas, como también la velocidad del agua encanales

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EL POTENCIAL ENERGÉTICO SOLAR EN LA REGIÓN TACNA

POTENCIAL ENERGÉTICO SOLAR MUNDIAL SOBRE LA SUPERFICIE TERRESTRE

Fuente: NASA

POTENCIAL DE LA ENERGÍA SOLAR EN EL PERÚ

MAPAS DE LA RADIACIÓN SOLAR GLOBAL

ESTACIONAL SOBRE UNA SUPERICIE HORIZONTAL

EN LA REGIÓN TACNA (Kwh/m2día)

FEBRERO MAYO

AGOSTO NOVIEMBRE

Kwh/m2d< 4,0

4,0 – 4,5

4,5 – 5,0

5,0 – 5,5

5,5 – 6,0

6,0 – 6,5

6,5 – 7,0

7,0 – 7,5

> 7,5

VARIACIÓN ANUAL DEL POTENCIAL ENERGÉTICO SOLAR GLOBAL DE LA CIUDAD DE TACNA SOBRE UNA

SUPERFICIE HORIZONTAL (Fuente: CERT – UNJBG 1995)

PROMEDIO

5,37

Kwh/m2d

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC

INSOLACION

HORAS

DE

SOL

HELIOFANIA DEL 2006 AL 2009 EN LOS DISTRITOS DE TACNA, CALANA Y LOCUMBA DE LA REGIÓN TACNA

TACNA CALANA LOCUMBA

FUENTE: SENAMHI TACNA

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC

INSOLACION

HORAS

DE

SOL

HELIOFANIA DEL 2006 AL 2009 EN LOS DISTRITOS DE VILACOTA Y TARATA DE LA REGIÓN TACNA

VILACOTA TARATA

FUENTE: SENAMHI TACNA

ENERGÍA EQUIVALENTE DE LA RADIACIÓN SOLAR

EN LA REGIÓN TACNA

A nivel mundial

la RADIACIÓN

SOLAR

incidente sobre

1 m2 de

superficie

terrestre es

equivalente a la

energía

contenida en 90

a 230 litros de

petróleo, para

la ciudad de

Tacna, el

promedio es

180 l

Tacna

Máximo: 248 l

Promedio: 180 l

Mínimo: 134 l

ANÁLISIS COMPARATIVO DEL POTENCIAL ENERGÉTICO SOLAR de la ciudad de TACNA

Considerando que la radiación solar global en promedioanual incidente sobre una superficie horizontal es de 5,37Kwh/m2 d, de la cual el 80 % es radiación directa, esto es4,30 Kwh/m2d

Durante un año, en un kilómetro cuadrado de superficiedel desierto, la energía solar incidente:

1,57 Twh, equivalente a:

760 000 barriles de petróleo

Lo que consume el Perú en tres días

Considerando que en la región Tacna, la potenciaeléctrica diaria promedio consumida es de 30MW, por lo tanto la energía consumidaanualmente es de:

262,8 GWh = 127 6 00 barriles petróleo

Considerando la energía incidente de 1,57 TWhen un kilómetro cuadrado del desierto, duranteun año, para generar los 262,8 GWh, se requiere0,17 Km2 de superficie efectiva de desierto = 17Ha

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ENERGÍA / POTENCIA

SISTEMA SOLAR EFICIENCIAELÉCTRICA (%)

N° HECTAREAS

2,62 TWh / 30 MW

Fotovoltaico 10 39

Cilíndrico Parabólico (CPC)

17 31

Fresnell foco lineal 10 32

Torre Central 20 30

Disco Stirling 17 31

AREA EFECTIVA DE TERRENO DEL DESIERTO NECESARIA PARA EL ABASTECIMIENTO ENERGÉTICO USANDO COMO FUENTE ENERGÉTICA LA ENERGÍA SOLAR PARA LA REGIÓN TACNA

2,62 TWh equivale:

al consumo de 127 600 barriles de petróleo/añodejar de emitir 73 000 Toneladas CO2/año

AREA DE TERRENO DEL DESIERTO REQUERIDA PARA GENERAR ENERGÍA ELECTRICA CON SISTEMAS DE CONCENTRACIÓN

SOLAR, considerando una eficiencia del 10%

POTENCIA (MW)

AREA TERRENOEFECTIVA (Ha)

AREA TOTAL TERRENO (Ha)

30 33 66

60 66 132

100 110 220

150 165 330

200 220 440

1 000 1 100 2 200

4 000Lo que consume el Perú

4 400 8 800 = 88 Km2

TERRENO DE DESIERTO + ENERGÍA SOLAR, generación de energía eléctrica = DESIERTO PRODUCTIVO: 88 / 16 076 = 0,55%

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POTENCIAL ENERGÉTICO GEOTÉRMICO EN LA REGIÓN

TACNA

PROSPECTO CHALLAPALCA (TACNA)Manantiales de agua termales 50°C -87°CTipo de aguas : Clorurada sódicas y bóricasGeotermometría: SiO2 : 192°C

Na/K : 182°C -232°CNa/K/Ca ; 184°C -212°CNa/K/Ca/Mg ; 44°C -179°CNa/Li ; 204°C -240°CK/Mg ; 87°C -183°C

Presencia de domos (domos Purupurini), ponen en evidencia una fuente geotermal poco profunda. Se estima que la actividad volcánica cesó hace 100 000 años.

CAMPO GEOTÉRMICO BORATERAS

LOTE CHALLAPALCAAreas Putina, Borateras (Maure), Calachaca, Kallapuma y

Chungara

Entre 1979 y 1980 el INGEMMET realizó investigaciones geológicas y geoquímicas. Los

geotermómetros le señalaron temperaturas de 204º a 240º C con Na/Li, de 182º a 232º con

Na/K, 192º con SiO2 y de 184º a 212º C con el de Na/K/Ca.

Zona del MaureLOTE TUTUPACAÁrea Aguas Calientes

Volcan Yucamani

VOLCAN TUTUPACA

La presencia de domos dacíticos y fumarolas relacionadas con actividad magmática reciente, indica la existencia de una cámara magmática activa posiblemente poco profunda. Los geotermómetros de Na/K le estiman temperaturas de 240ºC, y los de SiO2 alrededor de los 180ºC.

Imágenes del Campo geotérmico en Calientes

• El mes de febrero del año 2007, el Ministerio de Energía yMinas suscribió un Memorando de Entendimiento con el Bancode Cooperación Internacional de Japón (JBIC por su siglas eninglés) merced al cual se han desarrollado los estudios dePrefactibilidad de los Campos Geotérmicos de Borateras yCalientes.

• Adicionalmente el MINEM ha solicitado a la Agencia deCooperación Internacional de Japón (JICA) una asistenciatécnica no reembolsable para la elaboración del Plan Maestrodel Desarrollo Geotérmico del Perú

• La evaluación del recurso en base a la información existenteindica que en el subsuelo de Borateras existe un potencial de50 MW, explotable por 30 años a un costo de $ USA 138,2millones

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N° CENTRAL POTENCIA1 CALIENTES 150 MW2 BOTADERAS 50 MW

PROYECTOS DE PLANTAS GEOTÉRMICAS PARA LA GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD EN EL SUR

DEL PERÚ – REGIÓN TACNA

Fuente: Ministerio de Energía y Minas

RECURSO EÓLICO

09/09/2008 CARLOS POLO BRAVO 28

POTENCIAL EÓLICO EN EL PERÚ, medido con estaciones terrenas

Velocidad Promedio (m/s) de Viento a 10 metros de

altura-Costa

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

Calana Locumba JBG Sama Yarada Ite

Distritos

Vel

oci

da

d (

m/s

)

Velocidad (m/s)

FUENTE: SENAMHI TACNA

VELOCIDAD DEL VIENTO PROMEDIO ANUAL en m/s, para zonas de la costa de la región Tacna

FUENTE: SENAMHI TACNA

VELOCIDAD DEL VIENTO PROMEDIO ANUAL en m/s, para zonas de la sierra de la región Tacna

DIRECCIÓN DEL VIENTO EN ALGUNOS LUGARES DE LA REGIÓN TACNA: ROSAS DE VIENTO

PALCA TARATA BOCATOMA

CANDARAVE CHUAPALCA ITE

POTENCIAL EÓLICO DE TACNA, medido vía satélite

Fuente: MINEM

POTE

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MODELO SIMPLIFICADO DE ABASTECIMIENTO ENERGÉTICO FUTURO DE LA REGIÓN TACNA

abastecimiento energético diverso

Potencial energético

Consumo de energía

CONCLUSIONES

la región Tacna cuenta con buen recurso energético solar, uno de los mejoresdel país y de esta parte de sud america, la cual la convierte en una regiónÓPTIMA para la generación de energía eléctrica gran escala con sistemasfotovoltaicos y sistemas de concentración solar, como también para todas lasaplicaciones térmicas: en promedio 5,37 Kwh/m2d, superando valoresmáximos de 7 Kwh/m2d en verano, y no menor de 4 Kwh/m2d en invierno, En2011 funcionará una planta de 20 MW FV de conexión a la red

El potencial comprobado de 200 MW de la energía geotérmica es tambiénbastante significativo en la zona alto andina de la región, con el cual se puedegenerar electricidad a gran escala, y calor para diferentes usos, como parala climatización de ambientes y mitigar el friaje, y cultivos bajoinvernaderos, y propiciar el ecoturismo andino, es probable que el potencialsea mayor

Se puede incrementar el potencial energético con la construcción de lascentrales hidroeléctricas de Vilavilani, indicando que el potencialhidroenergetico a nivel de grandes CC. HH. es menor respecto a la energíasolar y a la geotermia, puede incrementarse si se establece una política deaprovechamiento a niveles de potencias menores.

Respecto al potencial eólico, se concluye que en toda la costa la velocidadpromedio del viento no supera los 3 m/s, excepto en la zona de Ite por lo cual esimposible de instalar grandes aerogeneradores para la generación deelectricidad toda vez que estas máquinas requieren de velocidades por encimade 5 m/s;, las vistas satelitales nos indican que en ciertos lugares de la zonainter y alto andina la velocidad del viento promedio supera los 5m/s, favorable para la generación de electricidad, pero se debe de hacer unestudio en terreno para determinar los emplazamientos óptimos.

Actualmente no se cuenta con información del potencial energético regionalproveniente de la biomasa y de la energías del océano

Con el potencial solar, geotérmico, e hidráulico probado la región Tacna puedeser AUTÓNOMA ENERGÉTICAMENTE, sin necesidad de depender de energíasprovenientes de otras regiones: GAS y otras, es más, bajo una visión dedesarrollo sostenible puede convertirse en exportadora de energíaeléctrica, contribuyendo fuertemente a la mitigación del cambio climático - granzona desértica en un desierto productivo.

Con la energía producida con estas fuentes puede SOLUCIONAR el problemade escasez (stress) hídrica regional, orientada al bombeo, descontaminación ytratamiento de sus aguas, y desalinización de agua de mar para múltiples fines.

GraciasCARLOS POLO BRAVOCERT – UNJBGTEL: 052 952 34 29 09 / 052 24 90 37E-MAIL: polobravocarlos@yahoo.es