Saltar al contenido

Energía Solar Fotovoltaica

julio 2, 2021

Energía Solar para Generar Electricidad

La energía del sol que llega a nuestro planeta es aproximadamente 15,000 veces más de lo que toda la humanidad usa anualmente (1.5×1018 kWh en 2006). En caso de interés, sugerimos observar esta película del Solar Dynamics Observatory de la NASA que visualiza este tremendo dinamismo, esencial para nuestra vida.

Hay una multitud de posibilidades para aprovechar de esta vasta cantidad de energía. Aparte de adquirir la energía del sol para calentar, convertir la radiación solar directamente en electricidad sin quemar nada es una opción atractiva que nos permite solucionar problemas de la electrificación en forma elegante, protegiendo el medio ambiente.

¡Ganar nuestra electricidad directamente del sol es fascinante!

Breve Historia de la Energía Fotovoltaica

Este fenómeno fotoeléctrico fue observado por primera vez ya en 1839 por el físico francés Alexandre Edmond Becquerel. En 1922 Albert Einstein recibió el Premio Nobel por su trabajo explicando este efecto. Investigaciones en los años siguientes lograron varios descubrimientos y avances. Las primeras patentes fueron otorgadas.

La necesidad de alimentar satélites con energía eléctrica daba un empuje decisivo para el desarrollo de celdas solares fotovoltaicas. En 1954 los laboratorios Bell lograron producir celdas fotovoltaicas en base de silicio convirtiendo hasta un 6% de la energía solar en electricidad. El satélite Vanguard (1958) fue el primero que llevó esta tecnología al espacio.

Le recomendamos ver esta película muy educativa (en inglés) de los archivos de AT&T – ‘The Bell Solar Battery’ con tomas históricas y muchas explicaciones, válidas hasta hoy: un viaje a través del tiempo (duración: 14 minutos).

En aquel tiempo las placas solares fueron muy caras y solo para usos especiales. Hoy, los precios son mucho más cómodos y se produce en enormes cantidades cada vez más para alimentar redes comunes de electricidad.

Precios y la Paridad de Red

Ya hay regiones (por ejemplo Japón, Hawái) donde los precios de electricidad de la red son tan elevados que sistemas fotovoltaicas son una alternativa económicamente viable (vea ‘paridad de red’ – en inglés ‘grid-parity’). La gráfica a la derecha muestra el desarrollo del precio de la energía fotovoltaica (naranja) versus el precio de la red común (azul).

Los precios de los módulos solares se redujeron en los últimos 20 años con un promedio de 6% cada año, experimentando altos y bajos. Una gran demanda, en su mayoría estimulado por programas estatales, resultó en la creación de una inmensa capacidad de producción, reduciendo los costos por Vatio. En el año de 2010, dos empresas anunciaron que los costos de producción ya están debajo de 1US$/W (para placas de capa fina). Una sobre producción al nivel mundial, por gran parte a causa de la reducción de las subvenciones estatales, provocó una guerra de precios con más reducciones. Este forzó que varias empresa importantes al nivel mundial tenían que cerrar sus puertas.

A partir de mitades de 2013, después de una consolidación del mercado, los precios de los módulos solares han cambiado poco. Recientemente, por la introducción de tarifas protectoras entre 18.5 y 34% contra módulos de orígen chino (Junio 2014), los precios en los EEUU subieron.

Este no paró el avance al nivel global. A finales de 2014 existe una capacidad fotovoltaica de 177GW en todo el mundo, De este, 38.7GW se añadieron en 2014 (vea reporte de la IEA: A Snapshot of Global PV 2014). La gráfica a la derecha muestra este crecimiento impresionante.

El Perú goza de precios de electricidad muy bajos comparado con sus países vecinos y el nivel internacional. Así, reemplazar la energía tradicional con energías renovables es económicamente rentable solamente en zonas donde no llega la red, donde se produce la electricidad con generadores.


Extravagancias de la Energía Solar

Los avances de la energía solar son palpables y se demuestran en varios proyectos, antes imposibles de realizar.

Entre los llamativos logros esta el reto de volar alrededor del mundo con la Solar Impulse, actualmente en proceso. La primera versión de este avión ya voló por 26 horas sin interrupción en Julio del 2010 exclusivamente empujado por su propia energía solar. En el 2013 cruzó los EEUU de costa a costa, oeste al este y el 8 de Marzo de este año (2015), la Solar Impule 2 inició su vuelta al mundo desde Abu Dhabi. Se puede seguir el vuelo en tiempo real a través del link arriba.

Un viaje alrededor del mundo en un barco solamente impulsado con energía fotovoltaica ya logró el yate Tûranor PlanetSolar en Mayo 2012. Este barco de 31 metros y de 89 toneladas puede transportar hasta 60 personas.

El World Solar Challenge en Australia es otra famosa demostración, donde grupos científicos (universidades) demuestran sus vehículos, cruzando el continente de más de 3.000km exclusivamente con energía del sol. Los más rápidos pueden superar 140km/h sin ningún rastro de CO2!

Aunque falta mucho para usar estas tecnologías en forma más amplia, cada vez más se logra una mejor confiabilidad con importantes lecciones aprendidas en el manejo eficiente de la energía solar.

Comparado con esta alta tecnología, la electrificación rural es sumamente fácil y su aplicación muy simple. Lo podemos hacer!


Energía Fotovoltaica en el Perú

En el Perú, con su alta radiación solar, se usa esta forma de energía en la telecomunicación y cada vez más en la agricultura por ejemplo para el bombeo de agua, en minas y otras industrias.

Electrificación en zonas aisladas

De importancia es el uso para la electrificación rural. Con una parte importante de la población rural todavía sin conexión a la red, la energía solar fotovoltaica es, en vista de una escasa densidad de población, las vastas distancias y otros retos, frecuentemente la forma más económica para brindad electricidad a casas, oficinas, escuelas, centros de salud y otros establecimientos. Desde los años 80 (más de 25 años) existen proyectos de energía solar y el gobierno cada vez más promueve esta forma de energía para la población rural aislada. Actualmente un proyecto del gobierno para electrificar hasta 500,000 hogares con energía solar esta en proceso.

El escaso poder adquisitivo de la población rural es un problema fundamental que no permite a muchos comprar estos sistemas inicialmente costosos. Para cambiar esta situación, existen varios propuestos, desde usar picosistemas de muy bajo consumo y económicamente accesibles hasta facilitar créditos de condiciones favorables para la población rural. El insuficiente conocimiento y la poca familiaridad con sistemas solares representan otras barreras para aceptar ampliamente esta tecnología. Existe la necesidad, pero todavía no resulta en una demanda extendida por gran parte de la población.

Atlas Solar del Perú

Perú, consciente de su situación privilegiado por la cantidad de la radiación solar, elaboró, como parte de su programa de electrificación rural, el Atlas Solar que comprueba las condiciones excelentes para aprovechar de la energía solar.

En la página del Ministerio de Energía y Minas (MEM) se encuentra la versión ‘online’ del Atlas Solar del Peru, publicado en 2003 como parte de los programas para reforzar la electrificación rural con sistemas fotovoltaicos. Aquí mostramos las mapas con la situación para Febrero (izquierda) y Agosto (derecho). Estos meses en general son los más extremos en el país (verano o invierno, temporada seca o de lluvia). El promedio anual de la irradiancia (la radiación solar que llega a la tierra) varia desde 4.5 en la Amazonía hasta 6.5kWh/día en el sur. En la zona del altiplano es más de 5.5kWh/día!

Estos valores son excelentes y altamente favorecen instalaciones en todo el país. Para poner estos datos en relación: por ejemplo en Alemania, done la mayoría de los sistemas fotovoltaicos al nivel mundial están instalados, el promedio anual de la radiación llega solamente a 3.01kWh/día.

Aquí se puede descargar mapas adicionales con la radiación por departamento o con la radiación por mes. Fuente: Dirección General de Electrificación Rural(DGER-MEM) del Ministerio de Energía y Minas (MEM).