Aprovechamiento de las fuentes renovables para la electrificación de los asentamientos en Villa Cara

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(1)FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA DEPARTAMENTO DE ELECTROENERGÉTICA. TÍTULO: APROVECHAMIENTO DE LAS FUENTES RENOVABLES PARA LA ELECTRIFICACIÓN DE LOS ASENTAMIENTOS EN VILLA CLARA. Autor: Jorge Pino Carrandi Tutor: Dr. Car los de León Benítez. Santa Clara 2010 “Año 52 de la Revolución”.

(2) FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA DEPARTAMENTO DE ELECTROENERGÉTICA. TÍTULO: APROVECHAMIENTO DE LAS FUENTES RENOVABLES PARA LA ELECTRIFICACIÓN DE LOS ASENTAMIENTOS EN VILLA CLARA Autor: Jorg e Pino Carrandi E­mail: jpcarrandi@uclv.edu.cu. Tutor: Dr. Carlos de León Benítez Profesor Titular Centro de Estudios Electroenerg éticos Facultad de Ing eniería Eléctrica E­mail: charle@uclv.edu.cu. Santa Clara 2010 “Año 52 de la Revolución”.

(3) Hago constar que el presente trabajo de diploma fue realizado en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas como parte de la culminación de estudios de la especialidad de Ingeniería en Automática, autorizando a que el mismo sea utilizado por la Institución, para los fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como total y que además no podrá ser presentado en eventos, ni publicados sin autorización de la Universidad.. Firma del Autor Los abajo firmantes certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdo de la dirección de nuestro centro y el mismo cumple con los requisitos que debe tener un trabajo de esta envergadura referido a la temática señalada.. Firma del Autor. Firma del Jefe de Departamento donde se defiende el trabajo. Firma del Responsable de Información Científico­Técnica.

(4) i. Pensamiento Pensamiento. “Luchar resueltamente por una solución estable y definitiva a las necesidades energéticas del tercer mundo; Tomando en cuenta, además del petróleo, la utilización conjunta de otras fuentes de energías renovables.” Fidel Castro.

(5) ii. Dedicatoria Dedicatoria. Dedico esta tesis a cuatro personas que son muy importantes en mi vida A mi mamá y a mi papá y por guiarme en la vida. A mi abuela y a mi hermana, por su infinita ayuda.

(6) iii. Agradecimientos Agradecimientos. A Carlos de León Benítez mi tutor por su paciencia y por toda la ayuda brindada Infinitamente a mi mamá y a mi papá por enseñarme a crecer y ser quien soy A mi tío Leonardo y a mi tía Idania por todo lo que hicieron por mí A mi hermana Carmen y a mi abuela Flora por soportarme todas mis pesadeces y por su apoyo constante A todas aquellas personas, familiares, amigos, conocidos, que de una u otra forma contribuyeron a la realización de esta investigación..

(7) iv. Tarea Técnica Crear una base de datos generalizada para el control de la electrificación de las comunidades sin suministro eléctrico en la provincia, así como brindar posibles soluciones para proceder a prestar el servicio en. dichas comunidades. fundamentalmente con el uso de fuentes de energía renovables.. Firma del Autor. Firma del Tutor.

(8) v. Resumen Resumen. La necesidad de brindar el servicio eléctrico a un grupo de comunidades de la provincia de Villa Clara que carecen del mismo es la razón fundamental para el desarrollo del presente trabajo. Se incluye el análisis de diferentes variantes con el empleo fundamentalmente de fuentes renovables de energía producto de la lejanía de estos lugares a unidades del Sistema Electroenergético Nacional (SEN). En todos los casos se valoran potenciales de generación y se toman como base para el análisis de la demanda el diseño de una residencia típica acorde con las costumbres de sus moradores, además de crear una base de datos general para el control de la electrificación de dichas comunidades, incluyendo. el análisis. técnico económico de cada variante con un profundo análisis de sensibilidad que permite seleccionar la variante más atractiva..

(9) índıce. PENSAMIENTO ................................................................................................................ i DEDICATORIA................................................................................................................. ii AGRADECIMIENTOS .................................................................................................... iii TAREA TÉCNICA ........................................................................................................... iv RESUMEN ........................................................................................................................ v INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 1 CAPÍTULO 1 :. ALGUNAS CONSIDERACIONES TEÓRICAS SOBRE LAS. FUENTES DE ENERGÍA RENOVABLE. .......................................................................3. 1.1 Generación Distribuida ..............................................................................................3 1.2 Energías Renovables ................................................................................................4 1.2.1 Energía Solar ..........................................................................................................4 1.2.2 Energía Solar Térmica............................................................................................4 1.2.2.1 Ventajas y desventajas de la energía solar térmica..........................................6 1.2.3 Energía Solar Fotovoltaica .....................................................................................6 1.2.3.1 Ventajas y desventajas de la energía solar fotovoltaica .....................................9 1.2.4 Energía Hidráulica ..................................................................................................9 1.2.4.1 Ventajas y desventajas de la energía hidráulica .............................................10 1.2.5 Energía Eólica......................................................................................................11 1.2.5.1 Ventajas y desventajas de la energía eólica ..................................................12 1.2.6 Energía de la Biomasa .........................................................................................13 1.2.6.1 Tipos de Biomasa ..............................................................................................14 1.2.6.3 Ventajas y desventajas de la biomasa .............................................................15 1.2.7 Energía a partir del Hidrógeno .............................................................................16 1.2.7.1 Celdas o pilas de combustibles ........................................................................16 1.2.7.2 Ventajas y desventajas de las celdas de combustible ...................................17.

(10) índıce. 1.3 Proyectos para la electrificación de sistemas aislados o independientes mediante la energía renovable en Cuba y el Mundo. .................................................18 1.3.1 Instalación de un sistema de energía fotovoltaico en Venezuela......................19 1.3.2 Fortalecimiento técnico productivo de 50 fincas campesinas en Nicaragua ....19 1.3.4 Contexto Nacional ...............................................................................................20 1.3.5 Energía Eólica......................................................................................................21 1.3.6 Hidroenergía..........................................................................................................22 1.3.7 Energía Solar Fotovoltaica ..................................................................................22 1.3.8 Energía Solar Térmica.........................................................................................23 1.3.9 Biomasa Cañera y Forestal.................................................................................23 1.3.10 Cogeneración.....................................................................................................23 1.3.11 Biogás.................................................................................................................23 1.4 Evaluación Técnico­Económica y Evaluación Ambiental sobre la Generación..23 1.4.1 Consideraciones Técnico­Económicas sobre la red de distribución ................24 1.4.2 La Evaluación Ambiental sobre la generación ...............................................25 C A P Í T U L O 2 : ESTUDIO DE LA ELECTRIFICACIÓN EN LA PROVINCIA DE VILLA CLARA................................................................................................................26. 2.1 Situación de la electrificación en la provincia de Villa Clara ...................................26 2.2 Situación y potencialidades del uso de las fuentes renovables de energía en Villa Clara................................................................................................................................29 2.2.1 Electrificación mediante energía solar ..............................................................29 2.2.2 Electrificación mediante la biomasa ....................................................................30 2.2.3 Plantas de biogás construidas en Villa Clara. Cierre 2009................................31 2.2.4 Energía Eólica.......................................................................................................32 2.2.5 Hidroenergía: (Turbinas y Arietes)........................................................................34.

(11) índıce. 2.2.6 Perspectivas del territorio para aprovechar las fuentes renovables ..................35 2.2.7 Base de datos de las comunidades que se confirmo no serán electrificados por el SEN según la estrategia actual...........................................................................37 2.2.8 Posibles soluciones para la electrificación de dichas comunidades mediantes las fuentes renovables ...................................................................................................40 2.2.8.1Sistemas Híbridos...............................................................................................43 2.2.8.2 Energía Micro y Pico Hidráulica........................................................................44 2.2.8.3 Biogás.................................................................................................................45 2.2.9 Estudio de sensibilidad.........................................................................................48 CONCLUSIONES...........................................................................................................55 RECOMENDACIONES..................................................................................................56 BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................................57 ANEXO 1. .......................................................................................................................59.

(12) 1. ıntroduccıón INTRODUCCIÓN. Durante el desarrollo reciente de las civilizaciones y las sociedades e industrias humanas, la experiencia muestra que al mundo le ha tomado alrededor de 60 años transitar desde una dependencia primaria de un recurso energético, a uno nuevo, o a un nuevo conjunto de. recursos. humanidad parece haber adoptado los. energéticos. Gran parte de la. combustibles fósiles como si fuesen a. estar disponibles para siempre, o como si cualquier otra transición energética fuese una tarea de las futuras generaciones, pero no de la presente. Actualmente parecen estar ilimitado. de. surgiendo las limitaciones ambientales los combustibles. fósiles,. con. derivadas. implicaciones. del uso. negativas. y. potencialmente gigantescas para todas las naciones. Ya desde el año 2000 los. recursos. energéticos renovables han emergido con la suficiente madurez. tecnológica y comercial, como para comenzar a afectar la producción global de energía primaria, sin embargo, su impacto aún es modesto en términos del porcentaje total. Durante al menos 30 años hemos frenado el arranque de la transición energética, los combustibles fósiles han continuado dominando un mercado energético sumamente artificial y distorsionado. Por otro lado la otra forma de energía del mundo moderno lo constituye la energía nuclear. Las centrales nucleares utilizan combustibles que a pesar de no tener un origen fósil, su explotación, también repercute de forma negativa para el medioambiente y el hombre. Aún cuando ésta puede producir algo de energía útil durante la transición, la energía nuclear ciertamente no será en el largo plazo, una sobreviviente de ésta, porque conlleva una tecnología muy compleja, costosa, y potencialmente peligrosa en sí misma, por lo tanto son los recursos renovables los que deben ser desarrollados y aplicados a escala global. Continuar posponiendo el inicio serio de la transición hacia las energías renovables a nivel mundial, representa una apuesta precaria que potencialmente pone en riesgo, conforme el reloj avanza, a nuestra habilidad. para lanzarnos con todo para alcanzar la transición. de un modo económicamente atractivo. En nuestro país las energías renovables juegan ya un rol importante en el suministro de energía tanto a sistemas eléctricos aislados como a importantes sectores de la economía cubana, pero ya en los.

(13) ıntroduccıón. 2. últimos años ha venido tomando una gran fuerza la electrificación de los lugares de difícil acceso para la población en donde las posibilidades de electrificación mediante los métodos convencionales son casi imposibles , una de las causas que ha venido impulsando esto fue la cantidad. de viviendas que aun están sin. electrificar en nuestro país, cifra que haciende ya las 90 000 viviendas, este situación constituyó el motor impulsor para que en el país se comenzaran a realizar estudios sobre la caracterización social, demográfica y organizativa de las posibles comunidades sin servicio eléctrico que pudieran ser beneficiadas así como la determinación del uso y disponibilidad de energía de las comunidades que resultaron. seleccionadas. En las fases sucesivas, se realizaron medidas. solarimétricas y de intensidad y dirección de viento, entre otras pruebas con el objetivo de evaluar el recurso disponible a instalar en cada lugar seleccionado, la provincia de Villa Clara la cual es el objeto de estudio, presenta en la actualidad, 267 583 viviendas electrificadas por el SEN (97,8 %) y 5 811 viviendas sin electrificar (2,2 %), aproximadamente el 5 % electrificadas por tendederas es decir un total no electrificable por el SEN de 3561 viviendas. Derivado de los argumentos planteados anteriormente es que en el presente trabajo se han planteado los siguientes derroteros investigativos: Objetivo General. · Diseñar una propuesta de soluciones viables para la electrificación de comunidades y viviendas aisladas no electrificadas por el Sistema Electroenergético Nacional (SEN), en la Provincia de Villa Clara. Objetivos específicos. · Realizar. el levantamiento de las fuentes renovables instaladas en la. provincia y los futuros proyectos para su posible aplicación. · Crear una base de datos generales que sustente el estudio. · Proponer un sistema de soluciones viables para la electrificación de las comunidades y viviendas. · Seleccionar en cada caso la variante más efectiva desde el punto de vista técnico­económico..

(14) capítulo 1. 3. CAPÍTULO 1 : ALGUNAS CONSIDERACIONES TEÓRICAS SOBRE LAS ppppppppppppppppppFUENTES DE ENERGÍA RENOVABLE. 1.1 Generación distribu ida. La generación distribuida representa un cambio en el paradigma de la generación de energía eléctrica centralizada. Aunque se pudiera pensar que es un concepto nuevo, la realidad es que tiene su origen, de alguna forma, en los inicios mismos de la generación eléctrica. De hecho, la industria eléctrica se fundamentó en la generación de la energía en el sitio de consumo, después, como parte del crecimiento demográfico y de la demanda de bienes y servicios, evolucionó hacia el esquema de generación centralizada, precisamente porque la central eléctrica se encontraba en el centro geométrico del consumo, mientras que los consumidores crecían a su alrededor. Una de estas alternativas tecnológicas de dicha generación es generar la energía eléctrica lo más cerca posible al lugar del consumo, precisamente como se hacía en los albores de la industria eléctrica. A esta modalidad de generación eléctrica se le conoce como generación In­Situ, generación dispersa, o más cotidianamente, generación distribuida. La aplicación de este tipo de tecnología brinda muchos beneficios. Entre estos tenemos: (incremento en la fiabilidad, aumento en la calidad de la energía, reducción del número de interrupciones, uso eficiente de la energía, uso de las energías renovables lo que trae consigo la disminución de emisiones contaminantes y todos los beneficios medioambientales que esto acarrea). Para quien la suministra, le reduce las pérdidas en transmisión y distribución, libera capacidad del sistema, proporciona mayor control de la energía reactiva, reduce la saturación del sistema, permite incorporar fuentes pequeñas al proceso de generación. Como vemos, son muchas las ventajas de la generación distribuida, una tecnología que promete quedarse para siempre con el único fin de brindarnos la energía de una forma eficiente, con calidad y menores daños para el medioambiente en donde las fuentes de energía renovable juegan un papel fundamental [ 6 ]..

(15) capítulo 1. 4. 1.2 Energías renovables 1.2.1 Energía solar. Se suele distinguir dos tipos principales de sistemas de aprovechamiento de la energía solar: los fotovoltaicos y los fototérmicos. Los primeros son aquellos basados en el efecto fotovoltaico, que permite la conversión directa de la energía de la radiación solar en energía eléctrica. Los segundos transforman la energía solar en calor, el cual puede luego ser. utilizado en una gran variedad. de. procesos. Por el grado de desarrollo de ambas tecnologías es conveniente presentarlas en secciones diferentes. Así mismo, existe una gran variedad de tecnologías de sistemas fototérmicos que hemos clasificado en tecnologías para la. generación termosolar. operación son. altas,. de potencia eléctrica,. cuyas temperaturas de. tecnologías para el calentamiento solar. a bajas. temperaturas y tecnologías para calor de proceso industrial. [ 7 ] [ 4 ] 1.2.2 Energía solar térmica. La energía solar térmica se refiere a la energía del Sol que se aplica con fines térmicos (Calentamiento). La conversión de la energía solar en calor útil se logra por medio de dispositivos conocidos como colectores solares, los cuales pueden ser clasificados en dos grupos: lo de bajas temperaturas (colectores planos), los que alcanzan temperaturas entre 40 y 100 grados Celsius; y los altas temperaturas (colectores concentradores), con los que se obtienen hasta 500 y más grados Celsius de temperatura.. Estableceremos tres categorías principales para las aplicaciones que se discutirán: generación termosolar de potencia, calor solar de procesos industriales y calentamiento de agua y acondicionamiento de espacios. De las tres categorías, la de calentamiento solar de agua y acondicionamiento de espacios es la que ha alcanzado un grado mayor de madurez. En algunos casos las tecnologías solares implicadas en la generación del calor de procesos son las mismas que para el calentamiento de agua, sin embargo, todavía es necesario trabajar en el desarrollo de colectores e investigación sobre la integración de sistemas para poder generalizar este tipo de aplicaciones en el caso de temperaturas superiores a los 120ºC. [ 25 ].

(16) capítulo 1. 5. Tabla 1.1 Principales tipos de colectores solares y sus rangos típicos de temperatura [ 20 ] Colector. Concentración. Temperaturas (ºC). Seguimiento. Plano. C =1. 30 < T < 80. Estacionario. Tubo Evacuado. C<1. 50 < T < 190. Estacionario. Colector Parabólico. 1<C<5. 70 < T <240. Estacionario. Compuesto (CPC). 5 < C < 15. 70 < T < 290. Un eje. Canal Parabólico. 15 < C < 40. 70 < T < 290. Un eje. Plato Parabólico. 15 < C < 40. 70 < T < 930. Dos ejes. Torre Central. 100 < C < 1500. 130 < T < 2700. Dos ejes. Horno Solar. 1500 < C < 5000. 600 < T < 3000. Dos ejes. Cuando la energía solar es concentrada por superficies reflectantes, la densidad energética puede incrementarse dramáticamente. Esto permite alcanzar altas temperaturas al captar el calor solar, que puede entonces ser conducido por los fluidos receptores, para luego ser trasferido para generar electricidad en alternadores eléctricos a partir de ciclos térmicos. Estas tecnologías son conocidas genéricamente como Sistemas de Concentración Solar para la Generación de Potencia Eléctrica, o CPS (de las siglas de Concentradores de Potencia Solar), y comprenden tres categorías: sistemas de canales parabólicos, sistemas de torre central y sistemas de máquinas térmicas con concentración tridimensional. Los. sistemas. de. canales. parabólicos utilizan espejos en forma de canal. parabólicos que enfocan la luz solar sobre eficiencia, por. los cuales circula. un fluido. receptores tubulares de alta térmico, este fluido, típicamente. aceite, es calentado a temperaturas de hasta 400°C y se bombea a través de una serie de intercambiadores de calor para producir vapor sobrecalentado, el cual acciona una turbina de vapor y un generador eléctrico convencional para producir electricidad mediante un ciclo Rankine. Extensos campos de colectores de canal parabólico producen la energía térmica necesaria para producir vapor para una turbina de vapor en un generador de ciclo Rankine. Los sistemas de Torre Central utilizan un gran campo de espejos planos con seguimiento en dos ejes, llamados helióstatos, que siguen al sol para.

(17) capítulo 1. enfocar. 6. la radiación solar en un receptor central (intercambiador de calor). montado en lo alto de una torre y producen temperaturas aproximadas de 500 a 1500oC. Estas plantas son ideales para escalarse en el rango de 30 a 400 MW de capacidad. Las eficiencias solar­eléctrica alcanzadas por estas centrales están en el rango de 8 a 13% Ahmed. [ 1 ] 1.2.2.1 Ventajas y desventajas de la energía solar térmica. La ventaja de la energía solar térmica es muy evidente, prácticamente su propio nombre nos hace reconocerla. Esta aplicación de la energía solar permite:. • Calentar fluidos (agua generalmente) ahorrándose así grandes cantidades de energía eléctrica que se utilizaría para estos fines (calentamiento).. • Cada metro cuadrado de colector solar ahorra una tonelada de dióxido de carbono al año.. • En términos sociales, crea puestos de trabajo, reduce la dependencia económica y energética del exterior y evita conflictos por el control de los recursos. En cuanto a desventajas, esta aplicación de. la energía solar no presenta. prácticamente ninguna. Los costos de los calentadores solares no son altos y se encuentran al alcance de todos; lo cual no sucede con la energía solar fotovoltaica. El inconveniente que esta forma de usar la energía solar tiene, está relacionado con el lugar de ubicación del calentador y los niveles de radiación que este recibe. No todas las latitudes son iguales para la aplicación de esta tecnología, pero de manera general, siempre se sienten sus efectos en cuanto a ahorro de energía eléctrica. [ 1 ] [ 5 ] [ 12 ] 1.2.3 Energía solar fotovoltaica Fundamentos Técnicos: El fundamento de esta fuente de energía es el llamado efecto fotoeléctrico. Efecto descubierto por Becquerel en 1839. Ciertos materiales absorben la luz, y la energía de los fotones excita a los electrones del material provocando que parte de ellos salgan de sus posiciones lo que genera cargas negativas, debidas a los electrones desplazados, y cargas positivas, debidas a los huecos dejados por los electrones. Si los electrones y los huecos generados por la fotoexcitación son separados.

(18) capítulo 1. 7. por un campo eléctrico interno del material, unos y otros se acumulan en los lados opuestos del campo, creándose una diferencia de potencial. La unión, mediante un circuito, de los lados opuestos permite obtener una corriente eléctrica. [ 11 ] Desde que se dieron a conocer las primeras células, hace ya 50 años, hasta el día de hoy la tecnología ha avanzado espectacularmente. De tal forma, este tipo de aprovechamiento energético ha pasado a ser una realidad altamente interesante para la generación de energía eléctrica. Célula y Módulo: Una. célula fotovoltaica es un diodo de gran superficie. constituido por un cristal de silicio con impurezas de boro en una gran parte de su espesor y con impurezas de fósforo en su superficie. El efecto del diodo genera un campo eléctrico permanente dentro de la célula en la superficie de contacto entre la parte de silicio dopada con boro y la dopada con fósforo. Este campo eléctrico hace emigrar las cargas positivas y negativas hacia un lado u otro, de tal forma que uno de los lados de la célula se carga positivamente y otro negativamente, uniendo estas caras a través de un circuito externo se produce una corriente eléctrica. Un módulo será el resultado de ensamblar varias células en serie. El mercado engloba una gran cantidad y variedad de. módulos fotovoltaicos:. grandes o pequeños; rígidos o flexibles (incluso enrollables); en forma de placa, de teja o de ventana; con marco. incorporado o no;. con. soporte orientable. mecánicamente o no (a través de sensores se pueden orientar para captar la mayor radiación solar); de distintas tonalidades (negro, azul, pardo, amarillento, etc.). Precisamente debido a esta gran variedad de paneles el rango de precios es muy amplio. Las instalaciones fotovoltaicas se caracterizan por su simplicidad y fácil instalación, su simplicidad y fácil instalación, por ser modulares, por tener una larga duración (la vida útil de los módulos fotovoltaicos es superior a 30 años), no requerirán. apenas mantenimiento, además. tienen una elevada fiabilidad, no. producen ningún tipo de contaminación ambiental, y tienen un funcionamiento totalmente silencioso..

(19) capítulo 1. 8. .Eficiencia de la célula: Para normalizar la medida de la eficiencia, se toma como referencia una radiación solar de 1000W/m2 a 25ºC de temperatura. La eficiencia de una célula es la parte proporcional de la radiación que la célula convierte en electricidad. Viene dado en % y suele oscilar, según las características del material, entre el 3% y 30%. Potencia del Módulo: La superficie de células empleadas en la elaboración de un módulo y la eficiencia de las mismas determinarán la potencia de dicho módulo. Por ejemplo, un módulo de 20W produce 20W en una hora bajo una radiación de 1000W/m2 a 25ºC de temperatura. Rendimiento y Operación: Para un mismo módulo la energía producida estará en dependencia de los siguientes aspectos. §. La latitud geográfica, que condicionará el número de horas de insolación y la altura del sol sobre el horizonte a lo largo del año.. §. La altitud topográfica.. §. Condiciones de transparencia de la atmósfera.. §. Orientación del módulo (orientación Sur para el hemisferio Norte y, orientación Norte para el hemisferio Sur).. Por ello, los cálculos del rendimiento energético de una instalación deberían basarse en aplicar a los valores teóricos de insolación las correcciones derivadas de la nubosidad, opacidad atmosférica, contaminación, etc. Como este cálculo generalmente no es posible, puesto que para el lugar de la instalación no se dispone de estadísticas de estos parámetros, los cálculos se hacen consultando publicaciones de reconocido prestigio, que a su vez los han obtenido. extrapolando. las. condiciones. medidas. en. ciertos. referencia.[11] [ 25 ]. Figura 1.1 Módulo y arreglo fotovoltaico [ 25 ]. puntos. de.

(20) capítulo 1. 9. 1.2.3.1 Ventajas y desventajas de la energía solar fotovoltaica. • Una de las ventajas es que no tienen partes móviles. • Son extremadamente modulares. • Generan desde fracciones de W hasta decenas de MW (se pueden instalar en un reloj, casa, auto, fábrica, etc.). • Fácil instalación, inclusive. por partes. y. cada una de ellas. genera. inmediatamente, o sea, es aditiva. • Versátil y silenciosa. • Tiene poco riesgo tecnológico, ya que la disminución de los costos ha ido dictando el nivel de aplicación en cada momento, facilitando así su carácter modular. • Produce muy bajo impacto ambiental (prácticamente ninguno), ayudando de esta forma a mantener limpio el medioambiente [ 10 ] La principal desventaja de esta tecnología es el costo, el que ha ido decreciendo vertiginosamente a medida que su aplicación se ha extendido. Otra de las desventajas que presenta es que sus niveles de generación varían en dependencia de la radiación, existiendo lugares donde su contribución es pobre. 1.2.4 Energía hidráulica La humanidad ha venido usando la energía hidráulica desde hace siglos. El agua, y por consiguiente la energía hidráulica, es un recurso limitado, pero al ser renovable en ciclos, no se agota con el uso y puede acumularse. La energía hidráulica se manifiesta mediante la carga hidráulica, energía que tiene el fluido por unidad de peso y se mide en unidades de longitud (metros). La carga se presenta en tres formas: a elevación, energía potencial o de posición por unidad de peso; a presión, energía por unidad de peso debida a la presión; a velocidad, energía cinética debida a la velocidad, por unidad de peso. La carga total, o sea, la energía total por unidad de peso es la sumatoria de las tres formas de carga hidráulica. Las plantas hidroeléctricas aprovechan la energía potencial del agua o la cinética para mover las turbinas y generadores que producen la electricidad. En forma.

(21) capítulo 1. 10. general, el agua que fluye y cae a través de las cortinas de las presas, saltos de agua, etc, se lleva por conductos para hacer girar las aspas de las turbinas, las que a su vez hacen girar los generadores. Las turbinas hidráulicas son los motores que en forma general están sometidos a una variación más amplia en las condiciones de trabajo. Reciben cargas que pueden ser desde uno hasta prácticamente dos mil metros, desarrollando de esta forma potencias que van desde poco kW hasta potencias tan grandes como 500 MW en una sola unidad; ejemplo de esto es el caso de la central hidroeléctrica de Itaipú con turbinas de 715 MW por unidad. Hoy en día, con las posibilidades de transmitir la electricidad a grandes distancias, la construcción centrales hidroeléctricas ha abundantes. recursos. de. enormes. sido corriente en los países que disponen de. hidroenergéticos.. Son. ejemplo. de. estos. gigantes. hidroeléctricos las estaciones de Grand Coulee en los Estados Unidos (6500 MW), Krasnoyarsk en Siberia (6 000 MW), Guri en Venezuela (10 300 MW) e Itaipú en Paraguay­Brasil (12 600 MW). En la actualidad se construye la central de Tres Gargantas en China, la que promete ser la mayor de todas. [ 7 ] 1.2.4.1 Ventajas y desventajas de la energía hidráulica La energía hidráulica como fuente de energía renovable brinda muchas ventajas entre las cuales están: • Es inagotable. • No contamina el medioambiente. • Es muy segura. • Se produce a muy bajo costo. • La tecnología para su uso está lo suficientemente desarrollada en el ámbito mundial, por lo que no se requiere de forma general, hacer investigaciones fundamentales adicionales para su aplicación inmediata como sucede con otras fuentes renovables. En cuanto a las desventajas encontramos las siguientes: • Los grandes proyectos hidroenergéticos que hace algunos años se preferían, en la actualidad han reducido su atractivo debido a los altos costos de construcción, el impacto medioambiental (destrucción de grandes zonas boscosas con el.

(22) capítulo 1. 11. consiguiente daño a la flora y principalmente a la fauna) y el tiempo que se necesita para su planeamiento y construcción. • La imprevisibilidad de las precipitaciones. • La capacidad limitada de los embalses. • Los riesgos que puedan ocasionar la ruptura de una represa. [ 8 ] 1.2.5 Energía eólica Se puede decir que la energía del viento, o eólica, es energía solar ya removida. La energía que se requiere para mover las masas de aire proviene del calentamiento solar desigual de la atmósfera y de la superficie de la Tierra, que ocasiona una distribución no uniforme de la presión del aire, y éste se mueve de las zonas de alta a las de baja presión. De esta forma, parte de la energía térmica del Sol se convierte en energía cinética del aire. Gigantescas palas movidas por los vientos hacen girar potentes generadores, la conversión de la energía. del. viento en electricidad, se realiza por medio de aerogeneradores, con tamaños que abarcan desde algunos W hasta los cinco MW. Los aerogeneradores se han desarrollado intensamente desde la crisis del petróleo en 1973, habiéndose construido desde entonces más de 100 000 de estas máquinas. El aerogenerador (o generador eólico) produce electricidad al recibir la fuerza del viento. Al mismo tiempo, la envía hacia el sistema de acumulación (baterías) donde se almacenará para su uso en el momento necesario. Entre ambos componentes se intercala un regulador, el cual automatiza y garantiza el correcto funcionamiento del sistema. El inversor convierte la CD almacenada en las baterías en CA, con lo que puede funcionar cualquier sistema de potencia acorde a la del inversor. En la actualidad operan cerca de 60 mil turbinas de viento para servicio público en 45 países. [ 3 ] El precio de la electricidad generada con el viento es actualmente competitivo frente a las nuevas plantas de generación de energía eléctrica accionadas con carbón, y dicho precio debería continuar a la baja hasta que sea la más barata de todos los recursos nuevos de producción de electricidad. La industria eólica está.

(23) capítulo 1. 12. creando nuevas y significativas oportunidades económicas para que esta se convierta en una opción más para todos aquellos países en vías de desarrollo. [3] 1.2.5.1 Ventajas y desventajas de la energía eólica • En zonas muy ventosas, durante todo el año es capaz de garantizar por sí sola todo el suministro energético necesario sin necesidad de apoyo de otras fuentes de energía. No obstante, en zonas poco ventosas es imprescindible que vaya acompañado de paneles solares, garantizando el suministro a lo largo de todo el año en días nublados (habitualmente ventosos) y soleados. • Es un sistema de producción energética limpio y renovable indefinidamente, lo que es una garantía energética y del medioambiente. • La. energía. eólica se produce localmente,. con lo. que se contribuye. al. autoabastecimiento y el ahorro al evitar la pérdida de divisas al comprar los combustibles fósiles. • Su aprovechamiento energético requiere una tecnología relativamente sencilla y suficientemente probada. • El aerogenerador dispone de sistemas de seguridad para autoprotegerse, como puede ser el autofrenado o el cambio de plano de las palas cuando las velocidades del viento sean extremas. En cuanto a las desventajas de la energía eólica podemos decir que: • El aire, al ser un fluido de pequeño peso específico, implica fabricar máquinas grandes y en consecuencia caras (alto costo de los aerogeneradores). • Su altura puede igualar a la de un edificio de diez o más plantas, en tanto que la envergadura total de sus aspas alcanza la veintena de metros, lo cual encarece su producción y además produce un gran impacto negativo sobre la avifauna, principalmente por el choque de las aves contra las palas. • Produce efectos desconocidos sobre modificación de los comportamientos habituales de migración y anidación. Para evitar este efecto desagradable sobre las aves, se tiene especial cuidado a la hora de seleccionar un parque si en las inmediaciones habitan aves. Actualmente se toman medidas para evitar este problema como son: pintar en colores llamativos las palas, situar los molinos adecuadamente dejando espacios (pasillos) a las aves, e incluso, en.

(24) capítulo 1. 13. casos extremos, hacer un seguimiento de las aves por radar llegando a parar las turbinas para evitar las colisiones. [ 3 ] [ 23 ] 1.2.6 Energía de la biomasa La biomasa proviene de la conversión fotosintética mediante la energía solar del dióxido de carbono, el agua y ciertos minerales, en los componentes físicos y químicos de la materia que compone las plantas. Éstas se convierten en medios de almacenamiento energético, que permiten, a su vez, que la energía solar se transfiera a través de los ecosistemas de las plantas y animales, los humanos y los sistemas industriales. Por tanto, el trabajo útil producido por la conversión de biomasa es impulsado por la energía solar. Esto es cierto en el caso de la biomasa que se produjo en un periodo de 500 millones de años y fue calentada y comprimida por procesos geológicos para convertirse en combustibles fósiles, también es cierto si el material nuevo de las plantas se usa para producir “bioenergía”. La palabra “biomasa”, como se utiliza en la actualidad y en este trabajo, no se refiere a los combustibles fósiles, sino al material producido sobre la Tierra por los procesos de crecimiento biológico en el presente. La energía obtenida en diversas formas a partir de la biomasa, para ser utilizada por la sociedad e industria, se llama “bioenergía”. Hay varias proyecciones razonables que coinciden en que la bioenergía constituirá la aportación más grande de la energía renovable del futuro. Esto es en parte debido a sus grandes y accesibles usos, tanto en naciones en vías de desarrollo como en las industrializadas, y por sus múltiples valores, incluyendo el calentamiento directo para cocinar o para la calefacción, así como en la producción de electricidad o de productos químicos. La bioenergía ha sido subestimada por nuestras economías industriales por mucho tiempo, pero ya está experimentando un resurgimiento de suma importancia por una variedad de razones, todas relevantes para el desarrollo económico y la protección al ambiente en las propias naciones industrializadas. La biomasa es la única fuente combustible de carbono que se considera como “emisora neutral de carbono”, en la medida en que su uso no incrementa el desequilibrio del CO 2 en la atmósfera. La conversión bioenergética de la biomasa opera dentro de los ciclos naturales del carbono de la Tierra, y por lo tanto, no.

(25) capítulo 1. 14. contribuye a los problemas de cambio climático y del efecto de invernadero. Los análisis han mostrado que el potencial de calentamiento de invernadero de la combustión de biomasa es menor que el de los combustibles fósiles, incluyendo el gas natural, aún con el secuestro del carbono. Además, estos análisis han revelado que, con la única excepción del monóxido de carbono, la combustión de biomasa produce emisiones sustantivamente menores que la del carbón. La eficiencia en la utilización del recurso bioenergético se incrementa dramáticamente cuando se usa la bioenergía en aplicaciones donde se combina calor y energía eléctrica (CHP, por las siglas en inglés de Combined Heat and Power, que en español se denomina Cogeneración). En ellas se extrae energía a alta temperatura mediante la combustión de biomasa o biogás para la producción de electricidad, y el subproducto, de menor temperatura, se utiliza para la aplicación calorífica, como la calefacción de edificios de una zona delimitada. Esto es también un ejemplo de lo que los europeos llaman “el efecto cascada” de la energía. El elevado costo de los combustibles fósiles y los avances tecnológicos, han posibilitado la aparición de sistemas de aprovechamiento energético de la biomasa cada vez más eficientes, fiables y limpios, causando que esta fuente de energía renovable se empiece a considerar por las industrias como una alternativa, total o parcial, a los combustibles fósiles. [ 13 ] [ 4 ] 1.2.6.1 Tipos de biomasa Existen diferentes tipos o fuentes de biomasa que pueden ser utilizados para suministrar la demanda de energía de una instalación, una de las clasificaciones más generalmente aceptada es la siguiente: Biomasa natural: Es la que se produce espontáneamente en la naturaleza sin ningún tipo de intervención humana. Biomasa residual seca: Se incluyen en este grupo los subproductos sólidos no utilizados en las. actividades. agrícolas,. en. las. forestales. y. en. los. procesos de las industrias agroalimentarias y de transformación de la madera y que, por tanto, son considerados residuos. Biomasa residual húmeda: Son los vertidos denominados biodegradables;.

(26) capítulo 1. 15. las aguas residuales urbanas e industriales y los residuos ganaderos, los cuales son muy utilizados para la generación de gas mediante los biodigestores. [ 13 ] Cultivos energéticos: Son cultivos realizados con la única finalidad de producir biomasa transformable en combustible. Biocarburantes: Aunque su origen se encuentra en la transformación tanto de la biomasa residual húmeda (por ejemplo reciclado de aceites) como de la biomasa residual seca rica en azúcares (trigo, maíz, etc.) o en los cultivos energéticos (colza, girasol, pataca, etc.), por sus especiales características y usos finales, este tipo de biomasa exige una clasificación distinta de las anteriores. [ 13 ] 1.2.6.3 Ventajas y desventajas de la biomasa La utilización de la biomasa tiene muchas ventajas principalmente relacionadas con el medioambiente, favoreciéndole así en gran medida. Entre estas tenemos: • La disminución de las emisiones de dióxido de carbono • La no emisión de contaminantes sulfurados o nitrogenados. Aunque para el aprovechamiento energético de esta fuente renovable se tenga que proceder a una combustión, y el resultado de la misma sea agua y dióxido de carbono, la cantidad de este gas, causante del efecto invernadero, se puede considerar que es la misma cantidad que fue captada por las plantas durante su crecimiento. Es decir, que no supone un incremento de este gas a la atmósfera. • Si se utilizan residuos de otras actividades; esto se traduce en un reciclaje y disminución de dichos residuos. Canaliza, por tanto, los excedentes agrícolas alimentarios, permitiendo su aprovechamiento. • Puede provocar un aumento económico en el medio rural y también disminuye en cierta medida la dependencia externa de combustibles. • Su costo de producción es mayor frente a la energía que proviene de los combustibles fósiles. • Presenta un menor rendimiento energético frente a los combustibles fósiles. • Baja densidad energética • Se necesitan grandes espacios para su almacenamiento. • Su trasporte se hace complejo. • Para utilizarla es necesario su acondicionamiento para su posterior uso. [ 23 ].

(27) capítulo 1. 16. 1.2.7 Energía a partir del hidrógeno El hidrógeno es el elemento más abundante en la naturaleza. Si bien en estado libre se encuentra en. pequeñas. proporciones. (aproximadamente. 0,2. %),. combinado con otros elementos está ampliamente distribuido en la Tierra, donde el compuesto más abundante e importante de este es el agua. También se puede encontrar en todos los componentes de la materia viva, en muchos minerales y como una parte esencial de los hidrocarburos y una gran variedad de otras sustancias orgánicas. Su velocidad de inflamación es alta con amplios límites de inflamabilidad, lo cual le favorece como combustible para motores de combustión interna, turbinas de gas o motores a chorro. Posee alta temperatura de ignición y baja luminosidad de llama lo que lo hace más seguro en relación a otros combustibles. Además, es un combustible limpio que cuando se combustiona no produce emisiones contaminantes, excepto en algunas relaciones H2/aire donde la temperatura elevada de la llama produce concentraciones significativas de óxidos nitrosos en combustión. El carácter no estable de la radiación solar debido a las noches y nubosidad durante el día, hace necesario el almacenamiento de la energía en sistemas solo dependientes de la energía solar. Cuando el hidrógeno se obtiene de fuentes renovables, por conversión directa o indirecta, se le denomina hidrógeno solar. En general, el almacenamiento de energía en baterías es adecuado para valores relativamente pequeños. Para lograr sistemas. energéticos autónomos. descentralizados se necesita almacenar grandes cantidades de energía, siendo el hidrógeno el candidato favorito para esta tarea. El hidrógeno puede obtenerse de diferentes maneras: a partir de la energía térmica, eléctrica (Electrolíticamente) y de manera directa (fotoquímicamente). Para la obtención de hidrógeno a partir del agua usando la energía solar térmica, se puede utilizar la descomposición directa y el proceso termoquímico. [ 2 ] 1.2.7.1 Celdas o pilas de combustibles Las celdas (pilas) de combustible de hidrógeno son dispositivos que producen electricidad y agua mediante el proceso inverso a la electrólisis..

(28) capítulo 1 La. celda. de. combustible. consta. 17. básicamente. de. una. membrana. intercambiadora de protones. En el seno de la misma, una segunda pared recubierta de platino disocia previamente el hidrógeno procedente de una fuente, en protones y electrones; estos reaccionan al contacto con el oxígeno procedente del aire exterior para formar agua a través de un proceso de reacción fría. El exceso y déficit de electrones y protones inherente a la reacción, origina terminales positivos y negativos que al ser conectados producen electricidad. En resumen este es el funcionamiento de una pila de combustible. 1.2.7.2 Ventajas y desventajas de las celdas combustible Entre las más importantes podemos señalar: Alta eficiencia energética: Las pilas de combustible no son máquinas térmicas, por lo que su rendimiento no está limitado por el ciclo de Carnot, pudiendo acercarse teóricamente al 100%. Sólo las limitaciones en el aprovechamiento de la energía generada y en los materiales empleados en su construcción impiden alcanzar este valor. Carácter. modular: La disponibilidad de las pilas de combustible como. módulos independientes supone una ventaja. adicional, ya que un cambio de. escala en la potencia requerida se consigue fácilmente mediante la interconexión de módulos. Flexibilidad de operación: Una pila de combustible puede funcionar a alto rendimiento y sin interrupción en un amplio rango de potencias suministradas. Además, pueden realizarse variaciones rápidas de potencia; por ejemplo, es posible aumentar la potencia de una pila de combustible en un diez por ciento en tan sólo un segundo. En contraste, los sistemas convencionales son muy inflexibles, debiéndose mantener la carga de combustible siempre por encima del 80% para garantizar una correcta operación. Admisión de diversos combustibles: Cualquier combustible es apto para ser reformado, con tal de que incluya hidrógeno en su composición. Han sido empleados con éxito combustibles tan dispares como el gas natural, el gasóleo, el carbón gasificado o el metanol. Funcionamiento silencioso: Se ha estimado que el nivel de ruido a 30 metros de.

(29) capítulo 1. 18. una pila de combustible de tamaño medio es de tan sólo 55 decibelios. Ello sugiere el uso de estos dispositivos para la generación de energía en recintos urbanos. Fiabilidad: Los sistemas informáticos de control permiten automatizar el funcionamiento de una pila de combustible, siendo mínima la intervención manual requerida. Sencillez de instalación: Las obras de infraestructura son prácticamente innecesarias. Frente a estas ventajas evidentes, el empleo de pilas de combustible como fuente de energía eléctrica presenta algunas desventajas: Alto costo: Al tratarse de una tecnología en desarrollo y al existir todavía una baja demanda de unidades, su precio no puede, hoy en día, competir con el de las tecnologías convencionales. Es de esperar que, conforme la demanda se incremente, los precios se vayan equiparando. [ 2 ] [ 4 ] 1.3 Proyectos para la electrificación de sistemas aislados o independientes mediante la energía renovable en Cuba y el mundo. Entrados en el siglo XXI el desarrollo energético. mundial. plantea dos retos. importantes de futuro. Por una parte la energía es reflejo y causa de las desigualdades sociales en las que vivimos, o mejor dicho, viven la mayoría de las personas. Es conocido que un tercio del planeta, es decir, dos millones de personas no tienen aún acceso a los modernos y asequibles suministros de energía, incluidos. los combustibles gaseosos y líquidos, la electricidad y las. tecnologías de uso final más eficientes. Este factor repercute en el desarrollo de los demás ámbitos de las poblaciones afectadas. Son. incuestionables. los. vínculos existentes entre el sistema energético actual y los grandes problemas en el mundo como la pobreza, la salud, la protección del medioambiente, la seguridad del abastecimiento de energía y la igualdad de género. Por estas causas el abastecimiento de electricidad a través de tendidos convencionales se hace dificultoso y muchas veces inviable, producto de esto se han ido realizando una gran cantidad de proyectos para promover el uso de las energías renovables con el objetivo de llevarle el suministro eléctrico a aquellas zonas de difícil acceso en los cuales resulta casi imposible la electrificación.

(30) capítulo 1. 19. mediante los métodos convencionales que hoy conocemos a continuación presentamos algunos de ellos : [ 15 ] 1.3.1 Instalación de un Sistema d e Energía Fotovoltaico en Venezuela. 1. Proyecto Apoyo a las mujeres indígenas Wayuu y Kari'ña a través de la instalación de un sistema de energía fotovoltaica, Venezuela. Fundación ALBOAN 2. Recursos desarrollados Materiales: Paneles solares fotovoltaicos, suministrados en Venezuela por empresa local. Humanos: Ingeniero técnico colaborador de Alboan desplazado para estudio de viabilidad. 3. Contexto del proyecto El desarrollo del proyecto ha cubierto la necesidad de abastecimiento eléctrico en dos centros educativos en el ámbito indígena de Venezuela. Como respuesta a la necesidad de abastecimiento eléctrico, y con el fin de garantizar dicha cobertura de forma autónoma, se. ha realizado la instalación de paneles solares. fotovoltaicos. Previo a la formulación del proyecto se realizó un estudio de viabilidad por parte de un técnico, así como los cálculos posteriores. Los paneles han sido provistos por Ingesol, filial de Isofotón en Venezuela. El hecho de trabajar con una empresa proveedora local garantiza la agilidad en la importación del material a instalar así como la correcta instalación y mantenimiento de los equipos, que a su vez ha sido supervisada por parte de técnicos de la contraparte Fe y Alegría. [ 15 ] 1.3.2 Fortalecimiento técnico productivo de 50 fincas campesinas en Nicaragua. 1. Proyecto Fortalecimiento Técnico Productivo de 50 fincas campesinas en 3 comunidades deTelica­Leon, Nicaragua Fundación Paz y Solidaridad.

(31) capítulo 1. 20. 2. Recursos desarrollados Materiales: Biodigestor para la producción de gas Formativos e informativos: Capacitación para la autoconstrucción y mantenimiento Humanos: Brigadas locales para trabajos colectivos y mejoras 3. Contexto del proyecto El desarrollo del proyecto ha cubierto la necesidad de abastecimiento energético a cocinas mediante la implantación de biodigestores en el municipio de Telica­Leon, Nicaragua. El biodigestor es una infraestructura semisuperficial que consta de una caja de alimentación situada en el nivel inferior que capta y contiene agua y materia orgánica en descomposición, y en su parte superior, una cámara contenedora de gases, con tubería de salida de gas hasta la cocina o tubería de salida de biomasa. El biodigestor posibilita la transformación de materia orgánica o biomasa (heces fecales frescas) junto con una cantidad de agua en, en biogás, que es almacenado para su posterior distribución. El proceso necesita de una alimentación inicial de cierta magnitud y el aporte de una cantidad mínima diaria. A su vez, genera un residuo que puede ser utilizado como abono orgánico. La implantación del biodigestor tiene ventajas tanto en términos económicos como ecológicos, favoreciendo la detención de procesos de deforestación. Además favorece aspectos sociales como los higiénicos ambientales, mejorando las condiciones de vida y reduciendo considerablemente el esfuerzo que supone el abastecimiento de combustible, leña, para el funcionamiento de las cocinas. Los beneficiarios participan en la construcción­instalación e implementación de los biodigestores agrupados en brigadas de trabajo. Se destaca como punto fuerte del proyecto la tecnología elegida e implantada, con múltiples ventajas económicas y ecológicas. Asimismo el hecho de contar con los propios beneficiarios organizados en brigadas de trabajo posibilitará la viabilidad futura del proyecto en cuanto a su mantenimiento se refiere. [ 15 ] 1.3.4 Contexto Nacional. Las Fuentes Renovables de Energía comienzan a fomentarse en Cuba a finales de la década de los 80, fundamentalmente para satisfacer requerimientos.

(32) capítulo 1. 21. energéticos en comunidades rurales, aisladas y montañosas, que el plan de Electrificación Total del país comenzado en 1959 no había podido abarcar. En esta primera etapa se promueve en el país, el empleo de la cogeneración a partir de la biomasa cañera, para abastecer poblados, bateyes y zonas rurales desea además la puesta en marcha del Programa de Desarrollo de la Hidroenergía (1983), que comprendió la electrificación inicial de 153 comunidades rurales a través de míni, micro y pequeñas centrales hidroeléctricas diseminadas hacia los territorios cuyas características geográficas determinaron mayor potencial hidroenergético, en este caso Pinar del Río, Cienfuegos, Villa Clara, Granma, Santiago de Cuba y Guantánamo. Este programa sirvió como antecedente para posterior ejecución del programa de electrificación Solar Fotovoltaico implementado en Consultorios Médicos de la familia, Círculos Sociales y Escuelas Rurales. Este proceso de concertación económica acontecido en Cuba hacia la década de los 90 y la firma de importantes proyectos internacionales relacionados con la mitigación de las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI), el Cambio Climático y el Desarrollo Sostenible, constituyeron compromisos condicionantes al desarrollo de la Energías Limpias en el país, ya hoy en día se pueden apreciar los frutos de todos estos acuerdos tomados por el país con el objetivo de llevar la energía eléctrica a cada rincón del país mediante la generación distribuida donde juegan un papel importante cada una de las diferentes fuentes de energía renovable, esto se evidencia en proyectos como : [ 24 ] 1.3.5 Energía Eólica. En el 2007 y 2008: Dos parques eólicos de prueba, de 5.1 y 4.5 MW, ambos en Gibara, Holguín. Instaladas 100 estaciones de medición de viento en 32 zonas del país, en 11 provincias y 12 Estaciones meteorológicas de referencia hasta 100m. Entre los más importantes del país se encuentra El Parque Eólico de Gibara: 6 Unidades Tripalas de 850 kW. (5.10 MW) y El Parque Eólico de Isla de la. Juventud: Tecnología Anticiclónica 6 Unidades de 275 kW (1.65 MW) [ 24 ].

(33) capítulo 1. 22. Potencia l Eólico Iden tifica do ~ 4.000 MW. Figura 1.2 Lugares con potencial Eólico en el país [ 24 ] 1.3.6 Hid roenergía. El país cuenta con un total de 180 instalaciones hidrogeneradoras, distribuidas en nueve provincias y 38 municipios, las cuales por sus rangos de potencia se denominan como Microhidroeléctricas, Minihidroeléctricas y Pequeñas Centrales Hidroeléctricas (PCHE), de este total, 149 prestan servicio de energía eléctrica a 8629 viviendas con más de 34990 habitantes en zonas montañosas y rurales de difícil acceso, donde se incluyen además 78 consultorios médicos, 138 escuelas, y otros 188 objetivos económicos y sociales, las restantes 31 hidroeléctricas entregan su energía al Sistema Electroenergético Nacional (SEN). El resultado del estudio realizado hasta la fecha, determinó que en las presas existentes es posible construir 220 instalaciones hidrogeneradoras, con una generación media anual de 210 GWh, de estos 220 sitios se profundizó en el estudio de 21 PCHE con una potencia a instalar de 30.12 MW. En los cierres estudiados a filo de agua y en presas a construir se estima se puedan instalar una potencia de 218 MW con una generación anual de 1000 GWh. Capacidad Total MW 100 70 61. 2007. 2008. 2009. Figura 1.3 Capacidad total en MW de generación del país mediante las PCHE 1.3.7 Energía Solar Fotovoltaica. Instalados 8111 sistemas fotovoltaicos autónomos para un total de 2.57 MWp de potencia instalada. Distribuidos en escuelas, consultorios médicos, salas de televisión y viviendas sin servicio eléctrico. En desarrollo primer proyecto de Planta.

(34) capítulo 1. 23. Solar con capacidad de 100 kW sincronizada al SEN. [ 24 ] 1.3.8 Energía Solar Térmica. Un total de 3991 equipos importados de tipo plano y compacto. El 66% en el MINTUR en 6325 habitaciones. Experimentos masivos con calentadores solares chinos de tubos de vacío y la propuesta para la producción e integración de calentadores solares adaptados a nuestras condiciones y con menores costos de producción. 1.3.9 Biomasa Cañera y Fores tal. Potencial Total Instalado 478.5 MW en la Industria Azucarera. Se encuentra en ejecución la instalación del primer Grupo Electrógeno de 50 kW y en la fase de diseño una planta de 1 MW de capacidad, ambos a partir de la biomasa forestal, ubicados en la Isla de la Juventud. [ 24 ] 1.3.10 Cogeneración. Aumento significativo en la eficiencia global de uso de los combustibles: de 40% a 85%. Potencial Total Instalado 478.5 MW en la Industria Azucarera y 50 MW en el Níquel. En el 2008 se adicionan 25 MW en la Fábrica Che Guevara. Potencial adicional de cogeneración en el país: 1325 MW 1250 MW en la industria cañera azucarera, 50 MW en hoteles. 25 MW en la metalurgia y metal­mecánica. [ 24 ] 1.3.11 Biogás. Más de 700 plantas de biogás, se estima que solo el 50% está en funcionamiento, en el 2007 Programa de mantenimiento, reparación y ajuste tecnológico, en el2009 Construcción de 300 plantas en todo el país. [ 24 ] 1.4. Evaluación. Técnico­Económica. y. Evaluación. Amb iental. sob re. la. Generac ión. El análisis está compuesto por dos partes completamente independientes entre si: Evaluación Técnica ­ Económica sobre la Red de Distribución y Evaluación Ambiental sobre la Generación. La Evaluación Técnico­Económica sobre la Red de Distribución: Se realiza sobre.

(35) capítulo 1. 24. la base de la planificación de la expansión del sistema eléctrico. Esta Evaluación Económica se realiza considerando solamente los costos de energía de pérdidas, los costos de Energía No Suministrada y las inversiones que se deben realizar en la red de distribución. No se consideran las inversiones en generación de ningún tipo. La Evaluación Ambiental sobre la Generación. En esta Evaluación. Económica. MDL solamente considera los costos de certificación y los ingresos obtenidos por la venta de los bonos verdes generados por el proyecto. Esta evaluación tiene por objeto definir si, desde el punto de vista económico, es conveniente realizar la certificación del proyecto como MDL (Mecanismo para un Desarrollo Limpio). Queda claro ambas evaluaciones económicas son totalmente independientes entre sí, ya que el resultado de una evaluación económica no tiene alguna sobre el resultado de la otra y que lo resultados de ambas. influencia. evaluaciones. poseen interpretaciones distintas. Se puede presentar el caso en que desde el punto de vista de los costos de distribución resulte conveniente la instalación del sistema, pero que no sea conveniente para el generador realizar la certificación como MDL (Mecanismo para un Desarrollo Limpio). [ 26 ] 1.4.1 Consideraciones Técnico­Económica sobre la Red de Distribución a) Proyección de la Demanda del Sistema. Esta se debe realizar aplicando la metodología que más se adecue a cada caso. Dicha proyección se debe realizar para un periodo de al menos 10 años. b) Estudio de Flujo de Carga. Este estudio tiene por objeto cuantificar la disminución de las pérdidas técnicas de energía, verificar el mejoramiento en los niveles de tensión y determinar las ampliaciones que se deben realizar en la red eléctrica. Se calculan flujos. de carga activa y reactiva, en ambos casos (sin y con el. sistema instalado), para determinar las ampliaciones requeridas por la red. c) Evaluación Económica Red de Distribución. El objetivo es determinar el impacto económico que produce, sobre los costos de distribución, la instalación de dicho sistema. Solamente se consideran los costos.

(36) capítulo 1. 25. asociados a la red de distribución. Las pérdidas de energía se valorizan con el costo de generación local. La evaluación debe considerar además el valor residual de los equipos. d) Reducción de los Costos de Distribución. En este punto se pretende cuantificar la reducción de los costos de distribución, por unidad de energía generada. Solamente si el VNA (Valor Actual Neto) es positivo [ 26 ]. Si el resultado del VNA es positivo, significa que existen beneficios económicos. En este caso se recomienda promocionar ó apoyar el proyecto.. Si el resultado del VNA es negativo En este caso se recomienda. no. promocionar ó no apoyar el proyecto. 1.4.2 La Evaluación Ambiental sobre la Generación. a) Verificación de Condiciones de Proyecto MDL. No todos los proyectos que reducen emisiones de CO2 califican para el MDL. Se debe verificar si el proyecto cumple con los requisitos mínimos. b) Cálculo de Reducción de Emisiones de CO2. Se calcula sobre la base de la reducción de la energía combustibles. fósiles. Se puede además calcular los. generada con. CER las (“Reducciones. Certificadas de Emisiones), en ingles conocidos como Bonos Verdes. c) Evaluación Económica MDL. Debido a. los elevados costos de certificación, se evalúa. la conveniencia. certificar. Se consideran solo los costos de certificación y los ingresos por venta de Bonos Verdes. Validación de la metodología­ ejemplo. Se aplica la metodología propuesta a un sistema eléctrico aislado real, para poder validar la misma. [ 26 ].

(37) capítulo 2. 26. C A P Í T U L O 2 : ESTUDIO DE LA ELECTRIFICACIÓN EN LA PROVINCIA DE VILLA CLARA. 2.1 Situación de la Electrificación en la provincia de Villa Clara. A fin de conocer la electrificación de las viviendas en Santa Clara y su fuente de energía, se captaron a las diferentes entidades que brindan servicio a viviendas del sector residencial, en el territorio de Villa Clara, estas entidades son las siguientes: Organización Básica Eléctrica (OBE), Empresa de Aprovechamiento Hidráulico,. Dirección. Provincial. de. Servicios. Comunales,. Delegaciones. Provinciales del Ministerio de la Azúcar ( MINAZ) y el Ministerio de la Agricultura (MINAGRI), Dirección Provincial de Viviendas y todas las representaciones de Organismos Nacionales, Direcciones Sectoriales de la Subordinación Local así como Entidades que tengan adscriptas viviendas particulares que reciben servicio eléctrico a través de tendederas. [ 18 ] Los indicadores recogidos en esta información son los siguientes: Viviendas Total: Se refiere al fondo habitacional independientemente de su ubicación (rural, urbana, aisladas, etc.) o características constructivas. Viviendas electrificadas por las siguientes fuentes: Sistema Electroenergético Nacional (SEN): está constituido por las viviendas que reciben el servicio eléctrico mediante las líneas de la Unión Eléctrica Nacional, ya sea a través del servicio metrado o por tendederas y que tienen contratos con dicha Unión. Plantas Diesel Aisladas: Se refiere a las viviendas que por estar en zonas donde no existen instalaciones del SEN se electrifican por plantas. generadoras que. utilizan Combustible Diesel (Gas OIL) para producir energía eléctrica, dichas plantas en su totalidad son de carácter particular. Hidroeléctricas: Las viviendas que están adscriptas a líneas procedentes de pequeñas minihidroléctricas, se ubican principalmente en las zonas rurales y de montañas. Bateyes. del Ministerio de la Industria Azucarera: Esta fuente de energía. responde a características históricas ya que las viviendas enclavadas en las áreas de los Centrales Azucareros recibían el servicio eléctrico a través de la instalación.

(38) capítulo 2. 27. industrial, se mantiene esta forma de electrificación en las viviendas ubicadas dentro del límite de lo que se define como Batey del Central. Tendederas: Esta fuente eléctrica son las líneas que se sacan de un metrocontador ya sea de un usuario privado o de entidades estatales – centros de acopio, talleres, oficinas, vaquerías, escuelas, etc. – a las cuales, se conectan las viviendas, en sentido general carecen de las condiciones técnicas y de seguridad adecuadas .Por la cantidad de las mismas en la información se detallan las correspondientes al SEN y cada organismo, denominando estos últimos como otros organismos, incluyendo en ellos las del MINAZ, MINAGRI, Subordinación Local y el resto de todos los organismos del territorio. Las Tendederas del SEN se controlan por la Unión Eléctrica y existe un procedimiento para el tratamiento, metraje y cobro de las mismas. Total de Viviendas sin Electrificar: Son las que no cuentan con servicio eléctrico, y se dividen en dos tipos, es decir las electrificables que pueden en algún momento recibir el servicio y las no electrificables que por su ubicación, condiciones ambientales, número de casas o cantidad de población no tienen previsto electrificarse. [ 18 ] Tabla 2.2 Comportamiento de la electrificación en villa clara [ 18 ] MUNICIPIOS. To tal Total de con serv usuarios eléc trico. UNE (Exc luye tendede ras). 279992 279992 260196 81441 81441 75863 Placetas 27841 27841 25432 Ranchuelo 18652 18652 17545 Sto Domingo 19361 19361 17475 Manicaragua 23448 23448 19783 Sagua 19322 19322 19004 Quemado 7916 7916 6739 Corralillo 10024 10024 10015 Cifuentes 9632 9632 8285 Encrucijada 11964 11964 11648 Caibarién 12464 12464 12452 Remedios 15856 15856 15422 Camajuaní 22071 22071 20533 TOTAL. Santa Clara. Por Hidro­ eléctricas. Plan tas eléctricas ais ladas. 101 0 0 0 0 101 0 0 0 0 0 0 0 0. 154 0 0 0 45 38 0 0 1 0 0 12 58 0. Por el MINAZ (Batey es). Po r o tras fuentes. 7081 0 998 837 1396 0 290 1163 8 1210 199. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0. 350 630. 0 0. Tendede ras. 12460 5578 1411 270 445 3526 28 14 0 137 117 0 26 908.

(39) capítulo 2. 28. Tabla 2.3 Comportamiento de las viviendas sin electrificar en villa clara [ 18 ] Sin servicio eléctrico Santa Clara Placetas Ranchuelo Sto Domingo Manicaragua Sagua Quemado Corralillo Cifuentes Encrucijada Caibarién Remedios Camajuaní. Total de usuarios 185 788 592 133 1597 56 134 66 31 81 105 636 80. Electrificables 0 372 351 58 672 41 0 0 12 54 65 446 18. No electrificables 185 416 241 75 925 15 134 66 19 27 40 190 62. Electrificación (por ciento) 99,77 97,25 96,92 99,32 93,62 99,71 98,34 99,35 99,68 99,33 99,16 96,14 99,64. Con relación a las electrificaciones ilegales, se continúan produciendo hechos de este tipo por diferentes zonas o barrios que han procedido a la auto electrificación mediante la construcción de líneas primarias y colocación de transformadores, concentradas básicamente en aquellos que poseían los recursos adquiridos de forma ilegal en la década del 90. Lo cierto es que a pesar del combate a estas posturas incorrectas existen 60 barrios “calientes” de forma ilegal sin las condiciones técnicas requeridas, de ellos existen 23 Asentamientos y 37 de forma dispersa, el valor de los recursos necesarios para erradicar dichas ilegalidades son USD 1 860 674,28, de ellos ya Instalados USD 269 135,10 que constituye un 12.8% de lo necesario, aunque aún faltan algunos recursos fundamentales como son, 51 transformadores, y 3447 postes. Las viviendas involucradas en dichas ilegalidades constituyen un total de 2573, donde se encuentran 9006 pobladores estimados. [ 18 ] Tabla 2.4 Comportamiento de las ilegalidades por municipios Municipios.. Cantidad de barrios calientes .. % del Total. Camajuaní Manicaragua Ranchuelo Encrucijada Placetas. 23 12 15 6 4. 38 20 25 10 6.

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Tabla 1.1 Principales tipos de colectores solares y sus rangos típicos de  temperatura  [ 20 ] 

Tabla 1.1

Principales tipos de colectores solares y sus rangos típicos de temperatura [ 20 ] p.16
Figura 1.1 Módulo y arreglo fotovoltaico  [ 25 ]

Figura 1.1

Módulo y arreglo fotovoltaico [ 25 ] p.19
Figura 1.2 Lugares con potencial Eólico en el p aís [ 24 ]  1.3.6 Hid roenergía 

Figura 1.2

Lugares con potencial Eólico en el p aís [ 24 ] 1.3.6 Hid roenergía p.33
Tabla 2.2 Comportamiento de la electrificación en villa clara [ 18 ] 

Tabla 2.2

Comportamiento de la electrificación en villa clara [ 18 ] p.38
Tabla 2.3 Comportamiento de las viviendas sin electrificar en villa clara [ 18 ]  Sin servicio 

Tabla 2.3

Comportamiento de las viviendas sin electrificar en villa clara [ 18 ] Sin servicio p.39
Tabla 2.8  Reducción del consumo de fuel oil por el uso de biomasa Cañera 

Tabla 2.8

Reducción del consumo de fuel oil por el uso de biomasa Cañera p.42
Tabla 2.10 Molinos de viento instalados en Villa Clara. Cierre 2009.  [19 ] 

Tabla 2.10

Molinos de viento instalados en Villa Clara. Cierre 2009. [19 ] p.43
Figura  2.1 Mediciones de viento alcanzadas en La Adelaida durante el 2009. 

Figura 2.1

Mediciones de viento alcanzadas en La Adelaida durante el 2009. p.44
Tabla 2.12 Instalaciones Hidráulicas en la provincia [ 19 ] 

Tabla 2.12

Instalaciones Hidráulicas en la provincia [ 19 ] p.46
Tabla 2.13  Cálculo de un  sistema Solar Autónomo para la siguiente  vivienda rural

Tabla 2.13

Cálculo de un sistema Solar Autónomo para la siguiente vivienda rural p.51
Tabla 2.16 Montaje de sistema híbrido fv­ eólico 

Tabla 2.16

Montaje de sistema híbrido fv­ eólico p.55
Tabla 2.18 Clasificación de PCH según su caída.  [ 21 ] 

Tabla 2.18

Clasificación de PCH según su caída. [ 21 ] p.56
Tabla 2.20 Rendimiento en gas tomando como referencia el kilogramo de  sólidos volátiles de los animales utilizados.  [ 22 ] 

Tabla 2.20

Rendimiento en gas tomando como referencia el kilogramo de sólidos volátiles de los animales utilizados. [ 22 ] p.58

Referencias

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