Programa de Pós-Graduação em Energia PPGE (EP / FEA / IEE / IF)

Curso de actualización: APLICACIONES PRODUCTIVAS DE LA ENERGIA SOLAR Parte 4: Aplicaciones productivas de la energía solar fotovoltaica L. Roberto Valer M. LSF - IEE – USP Email: [email protected]

Cusco, 02 de noviembre de 2010

Sumario de la Presentación

Parte I: Contextualización del tema Parte II: Usos productivos de la energía Parte III: La energía solar fotovoltaica Parte IV: Aplicaciones productivas de la energía solar fotovoltaica

Aplicaciones productivas de la energía solar fotovoltaica

Barreras

− − −

Técnicas

Disponibilidad de equipos y materiales de repuesto. Disponibilidad de técnicos para mantenimiento e instalación. Disponibilidad de profesionales capacitados para el diseño de

proyectos.

−

Información sobre recursos naturales (radiación, vientos, potencial hídrico)

− −

Alto costo inicial de los SFVP Dificultad de acceso a crédito / elevadas tasas de interés.

Barreras

Informativas

− −

Barreras Económicas y Financieras

Desconocimiento/ miedo por parte de los usuarios potenciales. Desconocimiento /miedo por parte de los tomadores de decisión (representantes de gobierno, agentes bancarios e inversionistas)

Aplicaciones productivas de la energía solar fotovoltaica −

Infraestructura adecuada para la comercialización, promoción, asistencia técnica y mantenimiento de este tipo de las

Barreras

componentes de los SFV (módulos, inversores, controladores,

comerciales

baterías solares, etc.).

− −

Falta de competitividad en precios Oferta inadecuada de productos.

Barreiras − Existencia de instituciones locales (de carácter gubernamental o Econômicas Barreras institucionales y regulatorias

privadas) con mayor impacto

− −

Políticas gubernamentales adecuadas. Existencia de líneas de crédito accesibles para la adquisición de estas tecnologías

Aplicaciones productivas de la energía solar fotovoltaica Experiencias con aplicaciones productivas - Perú “Electrificación de poblaciones insulares y circundantes del lago Titicaca con electricidad fotovoltaico”: 421 sistemas domiciliares de 30 y 50 Wp en las islas de Taquile, Uros, Amantan, Soto y Huancho Proyecto multinacional “energización sustentable en comunidades rurales aisladas con fines productivos” Secador invernadero de tiro forzado y de un secador indirecto también de tiro forzado, así como para la electrización de los ambientes de trabajo para las actividades previas y posteriores al secado. Proyecto implementación de un (1) sistema fotovoltaico productivo (SFVP) y su modelo de administración” Electrificación de un taller comunal para artesanías textiles a base de fibra de alpaca y la implementación del taller con maquinaria especializada (maquinas de costura, hiladoras y remalladoras).

Aplicaciones productivas de la energía solar fotovoltaica Experiencias con aplicaciones productivas - Iberoamerica Argentina: Pequeñas aplicaciones fotovoltaicas en zonas áridas (sistemas domiciliares, sistema comunal en la escuela y sistema de bombeo FV). Bolivia: Implementación de una infraestructura productiva para abrevaderos y pequeños huertos comunales en el Municipio de Pasorapa Brasil: Análisis de un sistema de riego en la región semiárida del Nordeste, utilizando el bombeo de agua accionado por generadores fotovoltaicos con concentradores tipo V. Cuba: Electrificación de la Comunidad Rural "La Magdalena". México: Electrificación de la comunidad pesquera de Puerto Alcatraz en la Isla Margarita BCS. Nicaragua: Producción artesanal de paneles fotovoltaicos Paraguay: Proyecto Multilateral OEA Argentina, Paraguay, Perú y Uruguay SEDI/AICD/AE Nº 204/03 “Energización Sustentable en Comunidades Rurales Aisladas con Fines Productivos” Portugal: Fachada Fotovoltaica - Edifício Solar XXI Uruguay: Apoyo al ecoturismo en Serranías de Laureles http://fc.uni.edu.pe/riasef/Proyectos%20FV%20productivos%20iberoamericanos/Proy ectos%20FV%20productivos.htm

Aplicaciones productivas de la energía solar fotovoltaica Experiencias con aplicaciones productivas - mundo Van Campen, B.; Guidi, D.; Best, G. 2000. Solar Voltaics for Sustainable Agriculture and Rural Development, FAO Rome.

www.fao.org/sd/spdirect/SPdocuments/fVfulltext.pdf

Aplicaciones productivas de la energía solar fotovoltaica Aplicaciones productivas y consumo eléctrico promedio

Aplicación agrícola Riego Agua para abrevaderos Cercado eléctrico Electrificación de granjas (iluminación, seguridad) Secado forzado Iluminación de corrales, granjas y chacras Bombeo de agua para piscigranjas Aeración – acuaculturas Trampas de luz para insectos Refrigeración de vacunas para ganado Refrigeración de productos agrícolas Maquinas de hielo Telecomunicación Fuente: Weingart (2003)

Rango típico de potencia (kWp) 1-3 0,5 -1 0,02 -100 0,05 - 0,5

0,1 – 1 0,2 – 3 0,5 – 3 0,2 – 1 0,01-0,02 por lámpara 0,05-0,1 0,5 - 10+ 2 – 10 0,2 - 0,3

Aplicaciones productivas de la energía solar fotovoltaica Análisis de las cadenas productivas

Producción de carne de vacunos Eslabones Crianza

Problemas posibles Soluciones Perdidas de Cercado eléctrico producción por sobre-pastoreo y ataque de predadores Falta de agua Bombeo FV de agua suficiente

Conservación de Perdida del producto Electrificación productos lácteos por falta de fotovoltaica para el refrigeración uso de artefactos eléctricos Conservación de Perdida del producto Electrificación carne por falta de fotovoltaica para el refrigeración uso de artefactos eléctricos

Aplicaciones productivas de la energía solar fotovoltaica Análisis de las cadenas productivas

Producción de textiles artesanales con llamas y alpacas Eslabones Crianza

Esquila

Hilado

Producción de textiles

Producción de charqui

Problemas posibles Perdidas de producción por sobre-pastoreo y ataque de predadores Perdida de precio por menor calidad del producto Perdida de precio por menor calidad del producto Perdida de precio por menor calidad del producto Aumento de costos para reducir el tiempo de secado

Soluciones Cercado eléctrico

Electrificación fotovoltaica para el uso de esquiladoras eléctricas Electrificación fotovoltaica para el uso de hiladoras eléctricas Electrificación fotovoltaica para el uso de maquinas de costura Secado solar forzado

Aplicaciones productivas de la energía solar fotovoltaica Análisis de las cadenas productivas

Producción de papa seca orgánica Eslabones Cultivo

Problemas posibles Soluciones Perdidas del producto Trampas de luz FV por ataque de plagas Falta de agua Riego fotovoltaico Producción de papa Aumento de costos Secado solar forzado seca para reducir el tiempo de secado

Sistema fotovoltaico de bombeo Sistema fotovoltaico de bombeo Consumo humano SISTEMA DE BOMBEAMENTO

Riego

Consumo animal

Fuente: LSF. Material Gráfico del Laboratorio de Sistemas Fotovoltaicos da Universidade de São Paulo. Divulgación Interna. São Paulo. (2010)

Sistema fotovoltaico de bombeo Sistema fotovoltaico de bombeo Rede elétrica convencional Custo inicial Custo de operação

Custo de manutenção Disponibilidade de equipamentos Impactos ambientais

Baixo Baixo se tiver acesso à rede elétrica Moderado Amplia - Impactos ambientais na construção da rede elétrica - Impactos ambientais na geração dependendo da fonte (hidroelétrica, nuclear ou combustíveis)

Combustíveis Moderado Alto

- Inviabilidade de extensão de rede em alguns lugares

Elevado Nulo

Alto Amplia

Baixo Complicada em alguns lugares - Altos Impactos - Impactos ambientais ambientais na operação baixos (na fabricação (emissão de gases de dos equipamentos) efeito estufa e ruídos)

Outras vantagens Outros problemas

Fotovoltaico

- Inviabilidade de fornecimento contínuo de combustíveis em alguns lugares

- Operação autônoma - Longa vida útil - Precisa de sistema de armazenamento hídrico ou eletroquímico.

Sistema fotovoltaico de bombeo Configuraciones según la potencia Potencia del Sistema de generador acondicionamiento de (Wp) potencia < 400 Conversor CC-CC

400 – 2500

Conversor CC-CC Inversor CC-CA

> 2500

Conversor de frecuencia

Conjunto motobomba

Motor CC con escobas + bomba de desplazamiento positivo/ bomba centrifuga Motor CC sin escobas + bomba centrifuga Motor CA asíncrono + bomba centrifuga multietapas Motor CA de inducción trifásico+ bomba centrifuga multietapas

Referencias Bibliográficas: Hahn ( 2001)

Sistema fotovoltaico de bombeo Generador Fotovoltaico Foto: Valer, 2010

Sistema fijo - Facilidad de instalación - Poco mantenimiento

Foto: solarsystem.pk, 2010 Referencias Bibliográficas: - Vilela (2004) - Wenham (2007) - Foster (2010) - Argaw (2003)

Sistema con seguimento - Mayor eficiencia en la captación → reducción del número de módulos necesarios → reducción de costos. - Aumento de la complejidad del sistema - Reducción de la confiabilidad. - Problemas con condiciones climáticas (vientos e baja radiación)

Sistema fotovoltaico de bombeo Conjunto motobomba Motores CC - Tipos: con escobas e sin escobas - Altos rendimientos - Permiten el acoplamiento directo con el generador. - Mantenimiento periódica ( Motor con escobas) - Precio mayor y menor disponibilidad para altas potencias.

Referencias Bibliográficas: -Brito (2006) - Wenham (2007) - Foster (2010) - Argaw (2003) -

Motores CA - Tipos: de inducción (síncrono e asíncrono) - Disponibilidad y variedad de modelos. - Precio razonable. - Buen rendimiento. - Necesidad de inversor - Pérdidas por fricción y calentamiento - Corriente de partida alta.

Sistema fotovoltaico de bombeo Conjunto motobomba

Foto: Fedrizzi, 2003

Referencias Bibliográficas: -Brito (2006). - Wenham (2007) - Foster (2010) - Argaw (2003)

Foto: Fedrizzi, 2003

Bombas de deslocamento positivo (diafragma, helicoidales e émbolo) - Bajos caudales(