驴Como funcionan los paneles solares?

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En muchas ocasiones te hemos hablado sobre paneles solares, pero desde hace ya tiempo venimos recibiendo correos diversos que nos realizan una sencilla pero interesante pregunta: 驴c贸mo funcionan los paneles solares?.

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Es preciso indicar desde un primer momento que para la fabricaci贸n de paneles solares fotovoltaicos se emplea una tecnolog铆a tan avanzada y precisa como compleja.

No en vano, de momento muy pocas compa帽铆as en el mundo cuentan con la capacidad y los recursos t茅cnicos necesarios como para poder producirlos.

驴C贸mo funcionan los paneles solares?

Como sabemos, el funcionamiento de los paneles solares se basan en el denominado como efecto fotovoltaico, el cual se produce cuando, sobre materiales semiconductores convenientemente tratados, incide la radiaci贸n solar produciendo electricidad.

En el momento en que queda expuesto a la radiaci贸n solar, los diferentes y diversos contenidos en la luz transmiten su energ铆a a los electrones de los materiales semiconductores que, entonces, pueden romper la barrera de potencial de la uni贸n P-N, y salir as铆 del semiconductor a trav茅s de un circuito exterior, momento en que se produce corriente el茅ctrica.

Se denomina c茅lula fotovoltaica al m贸dulo m谩s peque帽o de material semiconductor con uni贸n P-N y con capacidad igualmente de producir electricidad.

Estas c茅lulas fotovoltaicas se combinan de muy diversas formas para lograr tanto el voltaje como la potencia deseados.

Asimismo, se denomina panel fotovoltaico al conjunto de c茅lulas sobre el soporte adecuado y que poseen los recubrimientos que le protegen de agentes atmosf茅ricos.

Fuente: http://elblogverde.com/como-funcionan-los-paneles-solares/

Jorge Peralta

驴Son los paneles solares una alternativa real para la electrificaci贸n rural en el Per煤?

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Paneles Solares

Por: Manfred Horn
Centro de Energ铆as Renovables de la Universidad Nacional de Ingenier铆a (CER-UNI)
Lima / Per煤
mhorn@uni.edu.pe

La problem谩tica

No se pone en duda que la energ铆a el茅ctrica sea hoy en d铆a inherente a la calidad de vida y a la civilizaci贸n moderna por ser constitutivo en equipos electr贸nicos, como computadoras 贸 televisores, y por la facilidad de transportarla y de transformarla eficientemente en otras formas de energ铆a 煤til, como, por ejemplo, en energ铆a luminosa. Sin embargo, mientras que en pa铆ses desarrollados pr谩cticamente todos sus habitantes disponen en sus hogares de electricidad, un tercio de los Peruanos todav铆a no tienen electricidad en sus hogares y eventualmente millones de Peruanos se quedar谩n sin electricidad en sus casas inclusive dentro de diez o veinte a帽os, debido al alto costo de la electrificaci贸n de 谩reas rurales:

Por un lado, la extensi贸n de la electrificaci贸n rural convencional, v铆a conexi贸n a una red el茅ctrica, cuesta hoy en el Per煤 en promedio ya m谩s de $ 1000 por punto de conexi贸n y este costo aumentar谩 significativamente en los pr贸ximos a帽os, debido a que los poblados que todav铆a deben ser conectados a la red el茅ctrica se encuentran cada vez m谩s apartados y distanciados entre si.

Por otro lado, la experiencia ha demostrado que una electrificaci贸n de 谩reas remotas sobre la base de una generaci贸n local con grupos Diesel y redes locales no es sostenible y, por lo tanto, finalmente es todav铆a m谩s cara que una electrificaci贸n con extensi贸n de la red el茅ctrica nacional. Un ejemplo reciente es la electrificaci贸n de la comunidad insular de Amantan铆 en el lago Titicaca, donde el gobierno peruano (DEP-MEM) invirti贸 hace tres a帽os m谩s de un mill贸n de d贸lares en una red local y un grupo Diesel de 250 kW, para suministrar electricidad a 600 familias: desde su puesta en operaci贸n en setiembre de 1997 el sistema no oper贸 durante 6 meses (por desperfecto de un interruptor termomagn茅tico) y, en el mejor de los casos, operaba 3 horas diarias, de 18:00 a 21:00 horas. Los usuarios no est谩n dispuestos a pagar ni los costos del combustible requerido para la operaci贸n de este suministro deficiente y limitado de electricidad y es previsible que en cualquier momento el sistema se paralice por completo.

Electrificaci贸n fotovoltaica

Frente a esta realidad ha aparecido en los 煤ltimos a帽os la electrificaci贸n fotovoltaica como una alternativa de soluci贸n en muchos casos, en el Per煤 gracias tambi茅n a la alta disponibilidad de la energ铆a solar: la radiaci贸n solar es en la mayor parte del territorio nacional bastante alta y uniforme durante todo el a帽o, con valores promedios de 5 - 6 kWh/m2d铆a. Un Sistema Fotovoltaico Domiciliario, SFD, que puede proporcionar 5 - 6 kWh de electricidad por mes, cuesta hoy menos de $ 1000 (incluyendo alrededor de 40% de impuestos), incluyendo los costos de instalaci贸n, de capacitaci贸n del usuario y de servicio posventa. Esta cantidad de energ铆a el茅ctrica es suficiente para satisfacer las necesidades de iluminaci贸n y telecomunicaci贸n (radio, TV) de una familia campesina y no es mucho menor que la energ铆a el茅ctrica consumida por las familias campesinas que disponen de la electricidad v铆a la red. Adicionalmente, los SFD son modulares, permitiendo ser ampliados en cualquier momento si existe la necesidad y la disponibilidad econ贸mica.

Sin embargo, las posibilidades, caracter铆sticas y limitaciones de esta tecnolog铆a son todav铆a poco conocidas, inclusive entre los profesionales vinculados a la electrificaci贸n, lo que representa un obst谩culo mayor para su diseminaci贸n masiva.

El proyecto de Taquile

Para evaluar en el terreno la factibilidad t茅cnica, econ贸mica y social de la tecnolog铆a fotovoltaica, el Centro de Energ铆as Renovables de la Universidad Nacional de Ingenier铆a, CER-UNI, con la financiaci贸n del Proyecto para Ahorro de Energ铆a del Ministerio de Energ铆a y Minas, PAE/MEM, inici贸 en 1996 un proyecto piloto de electrificaci贸n fotovoltaica rural. Este proyecto se desarroll贸 en la comunidad insular de Taquile en el lago Titicaca, con la instalaci贸n de 100 Sistemas Fotovoltaicos Domiciliarios, SFD, en 1996. En 1998 se ha instalado otros 72 SFD en Taquile y en las islas vecinas de Uros y Soto.

Una caracter铆stica esencial del proyecto es que los usuarios adquieren los SFD, pagando mayormente sus costos, pero con facilidades (en el caso de este primer proyecto piloto: 70% del costo total, pagado en 5 cuotas durante 3 a帽os). En la fecha, de los primeros 100 usuarios, 15 ya son propietarios y el resto ha pagado 4 cuotas (de $150 cada una), faltando pagar en agosto pr贸ximo la 煤ltima cuota. Con la recaudaci贸n de estas cuotas se ha creado un fondo revolvente y se ha financiado los 72 SFD instalados en 1998. Existe ahora una gran aceptaci贸n de esta tecnolog铆a en la regi贸n del lago Titicaca, y una espectativa de muchas familias de poder adquirir sus SFD bajo condiciones iguales o similares al proyecto de Taquile.

Consideramos hoy que se ha demostrado con este proyecto piloto la conveniencia de usar sistemas fotovoltaicos para la electrificaci贸n de regiones rurales remotas. Tambi茅n estamos convencidos que se ha verificado las siguientes premisas, supuestos inicialmente para el proyecto de Taquile:

Existe hoy en d铆a una tecnolog铆a fotovoltaica madura, todav铆a no muy difundida en el Per煤, que permite satisfacer las necesidades b谩sicas de electricidad de la poblaci贸n rural, que son mayormente para fines de iluminaci贸n y de telecomunicaciones (tel茅fono, TV, radio).
La tecnolog铆a fotovoltaica es f谩cilmente aceptada por la poblaci贸n rural y, donde es conocida, es considerada 煤til y es deseada.
Los gastos para iluminaci贸n (velas, kerosene para mecheros y l谩mparas de gas) y pilas y bater铆as para radios y TV son para una amplia parte de la poblaci贸n rural mayores que el costo de la electricidad fotovoltaica que suministrar铆a un mejor servicio.
La experiencia de Taquile y de otros lugares ha demostrado que no es conveniente instalar sistemas fotovoltaicos centralizados para una electrificaci贸n rural b谩sica domiciliaria, sino se debe instalar en cada casa un Sistema Fotovoltaico Domiciliario (SFD) en forma individual e independiente.
El usuario debe desear adquirir un SFD. Para esto es necesario que el conozca previamente los SFD, sus beneficios y costos.
Salvo casos excepcionales, la mayor铆a de la poblaci贸n rural del Per煤 no tiene la capacidad econ贸mica de pagar un SFD al contado, sino requiere una financiaci贸n que le permite adquirir su SFD con pagos a su alcance. Para un amplio sector rural se requiere inclusive subsidiar los SFD, por lo menos se debe exonerarles del pago de impuestos. Al respecto hay que anotar que la electrificaci贸n rural tradicional, con extensi贸n de redes, es 铆ntegramente financiado por el Gobierno,
Es posible hacer una electrificaci贸n rural b谩sica en regiones remotas del Per煤 dentro del esquema de la econom铆a de mercado, vigente en el Per煤, donde el usuario debe pagar el servicio que est谩 recibiendo.

Gesti贸n y Administraci贸n de Proyectos de Electrificaci贸n Rural con Sistemas Fotovoltaicos

Para evaluar las posibilidades de una electrificaci贸n rural con sistemas fotovoltaicos, para identificar las caracter铆sticas que debe tener un programa masivo y las barreras que dificultan una electrificaci贸n fotovoltaica, el CER-UNI realiz贸 en agosto de 1998 un Seminario-Taller “Gesti贸n y Administraci贸n de Proyectos de Electrificaci贸n Rural con Sistemas Fotovoltaicos”. (Las Memorias de este evento est谩n publicados como libro y tambi茅n est谩n disponibles en http://www.uni.edu.pe/publicaciones/libros) En este Seminario -Taller se present贸 diversas experiencias de electrificaci贸n rural en Argentina, Bolivia, M茅xico y el Per煤, y se precis贸 los objetivos de una electrificaci贸n rural y los atributos esenciales que debe tener un programa de electrificaci贸n rural. Considerando su importancia, se reproduce a continuaci贸n estos objetivos y atributos, como algunas de las conclusiones del Seminario-Taller.

Objetivo de una electrificaci贸n rural:
“Garantizar el suministro de energ铆a el茅ctrica a la poblaci贸n rural, con calidad y en forma sostenible, con el menor costo posible y el menor efecto nocivo sobre el medio ambiente, considerando, en especial, el uso de energ铆as renovables como alternativa.”

Atributos esenciales que debe tener un programa de electrificaci贸n rural:

Se debe asegurar la participaci贸n e identificaci贸n de la poblaci贸n beneficiada.
El ente rector debe ser el Estado.
Debe existir un marco legal y un marco normativo.
Se debe asegurar la calidad de los equipos instalados, disponiendo de especificaciones t茅cnicas.
Debe haber un estudio previo que considere alternativas tecnol贸gicas.
Debe haber capacitaci贸n a todo nivel, incluyendo usuarios, ente suministrador, etc.
Debe haber participaci贸n del sector privado en la implementaci贸n de los proyectos.
Debe haber una organizaci贸n estructurada para manejar la implementaci贸n de los proyectos.
Debe haber un sistema de informaci贸n sobre todos los proyectos de energ铆as nuevas y renovables.
Debe haber una convocatoria amplia y presencia de todos los actores involucrados.
Debe haber un mecanismo de transici贸n para facilitar el financiamiento.
Principales conclusiones del Seminario:
El aprovechamiento de los recursos energ茅ticos renovables genera importantes beneficios ambientales para la comunidad. Algunos de ellos consisten en evitar la contaminaci贸n del aire y el agua, contribuir a arraigar a la poblaci贸n rural en sus h谩bitats, mejorar la cantidad y calidad de sus oportunidades educativas y de su nivel sanitario.
Estas ventajas no son valorizadas por los precios de mercado, pero es innegable que tienen una creciente importancia en el mejoramiento de la calidad de vida del habitante rural. La magnitud de estos beneficios que recibe la comunidad es varias veces mayor que los costos que ocasionan los proyectos.
驴Cu谩nto costar铆a “capturar “el di贸xido de carbono que se emitir铆a si no se aprovechar铆an las energ铆as renovables?, y 驴cu谩nto ser铆a necesario invertir en la ampliaci贸n de la infraestructura urbana para dotar de servicios esenciales a la poblaci贸n que emigrar铆a a los grandes centros urbanos? Esta realidad avala la necesidad y conveniencia de subsidiar estos proyectos, ya que los campesinos, debido a su escaso nivel de ingresos, s贸lo podr谩n soportar una parte de los costos de inversi贸n y mantenimiento.
Si no existieran estos subsidios no ser铆a posible ejecutar estos proyectos. Los habitantes rurales contribuir谩n por su parte pagando una tarifa en funci贸n de su capacidad de pago.
Pocas actividades tienen una rentabilidad econ贸mica - social tan alta de los recursos que se les asigna, como la de dotar de electricidad a partir de los recursos renovables. De all铆 que la decisi贸n de subsidiar est茅 plenamente sustentada.

Perspectivas de una electrificaci贸n fotovoltaica masiva en el Per煤

El CER-UNI ha iniciado en el presente a帽o una segunda etapa del proyecto de Taquile, esta vez sin apoyo financiero del Gobierno. Con esta segunda etapa se quiere evaluar la posibilidad de realizar proyectos de electrificaci贸n rural fotovoltaica pr谩cticamente sin subsidio (solamente se ha previsto de subsidiar, por el CER-UNI, la gesti贸n y administraci贸n del proyecto). Para financiar esta segunda etapa, la UNI ha tomado un pr茅stamo bancario de $ 100000, proveniente del PROER (Programa de Energ铆as Renovables, un fondo revolvente que el gobierno holand茅s ha puesto a disposici贸n de COFIDE para financiar proyectos en energ铆as renovables). Este pr茅stamo debe ser pagado por la UNI en 5 cuotas anuales, con un inter茅s anual de 7,5 %.

Sobre la base de este pr茅stamo, en mayo de 1999 el CER-UNI ha ofrecido a pobladores de las comunidades insulares de Taquile, Uros, Amantan铆 y Soto y de Huancho (comunidad cerca a Huancan茅, Puno), contratos de compra venta para SFD, similares a los contratos firmados en la primera etapa del proyecto hace 3 a帽os, pero a帽adiendo una cuota m谩s para poder eliminar el subsidio que se hab铆a dado en la primera parte del proyecto, (es decir, en vez de 5 x $ 150 = $ 750, se pidi贸 ahora 6 x $ 150 = $ 900). En base a los fondos disponibles, se ha firmado 192 nuevos contratos en pocos d铆as. La licitaci贸n posterior de los equipos para los SFD result贸 en precios menores que los previstos, sobre todo para los paneles fotovoltaicos. A pesar de eliminar pr谩cticamente el subsidio (salvo el costo de la gesti贸n y administraci贸n del proyecto), esto permite ofrecer estos SFD nuevamente a 5 cuotas de $ 150 (primera cuota al momento de la instalaci贸n, prevista para agosto 1999, y 4 cuotas anuales). Por otro lado, con estos nuevos precios, podemos ofrecer tambi茅n unos 50 SFD m谩s.

Hay que anotar en particular que muchos pobladores de Amantan铆 han querido adquirir, bajo las condiciones del proyecto, su propio SFD, a pesar de que tienen conexi贸n a la red el茅ctrica local (la que les proporciona, en el mejor de los casos, electricidad entre horas 18:00 y 21:00).

Bas谩ndose en lo expuesto, consideramos que el proyecto descrito ha demostrado una posibilidad real de lograr en forma sostenible una electrificaci贸n rural b谩sica. Creemos que ingredientes esenciales del 茅xito de este proyecto son, por un lado, que los usuarios de los SFD finalmente son sus propietarios y, por otro lado, que se ha incluido en el proyecto una asistencia t茅cnica post venta.

Existen otros esquemas de gesti贸n y de organizaci贸n para proyectos de electrificaci贸n rural fotovoltaica, pero todos estos otros esquemas deben demostrar todav铆a su sostenibilidad.

Consideramos conveniente seguir el modelo del proyecto de Taquile, perfeccionarlo y ampliarlo. En particular hay que estudiar que monto de subsidio, y en que forma, se debe aplicar para obtener una electrificaci贸n rural que llegue pr谩cticamente a todos los pobladores. Sugerimos que el Gobierno siga este esquema, asumiendo inicialmente por lo menos los costos de gesti贸n y administraci贸n de los proyectos y de la capacitaci贸n de promotores y usuarios.

Estamos convencidos que de esta forma se podr谩 lograr en pocos a帽os una electrificaci贸n real y sostenible de amplias regiones rurales del Per煤, con un costo muy limitado para el Gobierno.

Jorge Peralta