Innovaciones en Fotovoltaica para el Acceso Universal a la Electricidad.

Miguel Fernández Fuentes - Miguel Morales Udaeta

Hacia los Sistemas Fotovoltaicos de Tercera Generación

En Bolivia se ha previsto que el acceso universal a la electricidad se logre el año 2025. Actualmente, el Gobierno está encaminado en ese fin, y aunque en este momento se hace énfasis en los proyectos de electrificación con red como el Proyecto de Electrificación Rural financiado por el BID que cuenta con 60 millones de dólares, es sabido que no será posible llegar a todos los bolivianos con el sistema de red eléctrica convencional.

Por otro lado, a nivel internacional se conoce que “los últimos kilómetros de red” o los “últimos puntos de cobertura” (de manera alegórica), son siempre los más difíciles, y los más caros de lograr. En ese sentido, desde ya se estima que exista un nicho para la aplicación de energías renovables en este marco, sobre todo para aquellas poblaciones pequeñas, aisladas y dispersas que no podrán ser alcanzadas por la red eléctrica en 10, 20 años o más.

Aunque ya se utilizan sistemas fotovoltaicos, principalmente para llegar a estas regiones y atender estas familias (al momento se han realizado más de 20.000 instalaciones en los últimos 6 años, surgen dudas sobre si este sistema será óptimo para resolver los problemas que plantea la universalización en el acceso a la electricidad en áreas aisladas, dispersas y con altos niveles de pobreza y también sobre la sostenibilidad misma de la tecnología.

Sin duda el desafío mayor en el marco de la universalización en el acceso a la electricidad es el de ampliar la cobertura, desplazando combustibles tradicionales (pilas, velas, GLP, diesel, biomasa), en este desafío los Sistemas Fotovoltaicos Domésticos o Solar Home System de 3ª generación (SHS-3g), empezando por los pico PV, son una herramienta indispensable.

En Bolivia como en muchas otras partes del mundo, el modelo dominante en electrificación fotovoltaica es el clásico SHS 50 Wp (Solar Home System) o Sistema Fotovoltaico Doméstico de 50 Watts pico). En los 80 los primeros SHS fueron producto de la adaptación de tecnología de 12 VDC que provenía de la electricidad del automóvil (baterías, reguladores electromecánicos, reles, etc.) y de productos como la iluminación fluorescente en 220 V para los cuales se fabricaban balastos electrónicos que permitía que funcionen con 12 VDC. Sin duda constituyen la primera generación de SHS.
Una segunda generación de SHS se forjo entre los años 90 y 2000, donde se introdujeron varias mejoras sustanciales a éste clásico. Las lámparas fluorescentes fueron reemplazadas por lámparas CFL de alta eficiencia diseñadas para 12 VDC, con lo que la potencia instalada por lámpara bajo de 20 W a 7 y 11 W, se incorporó la electrónica de estado sólido en los reguladores electrónicos, fusibles electrónicos, adaptadores de voltaje DC-DC regulable para bajar de 12V a 9, 6, 4,5 y 3V y así poder energizar las radios a pilas que usaban en el campo y, se incorporaron baterías diseñadas específicamente para sistemas solares.

En los últimos 10 años existen desarrollos tecnológicos importantes:

• por ejemplo las baterías recargables del tipo que se usan en celulares, cámaras, computadoras y otros han crecido exponencialmente en cuanto se refiera a incrementar su densidad de carga, sobre todo considerando el uso de litio en las baterías; es posible pensar en el salto del clásico acumulador plomo-ácido, al uso de las baterías recargables portables;
• en cuanto se refiere a la iluminación, el salto tecnológico está en el uso de LED, con costos descendentes ya no significa un lujo en su utilización, sino simplemente un ahorro eficiente. De esta manera, el siguiente cambio radical es la introducción de lámparas LED, en vez de las lámparas CFL;
• otra innovación importante se presenta con el desarrollo de la microelectrónica aplicada al control de baterías recargables, las cuales exigen más cuidado que las baterías de plomo ácido. Esto permite que muchos equipos que tienen baterías recargables puedan ser manejados de manera simple y sin intervención alguna del usuario, como en el caso de los celulares y otros.

Cuando se incorporan estos elementos en los SHS típicos, vemos que ya no existiría una batería central como acumulador de energía, sino que estarían distribuidas en las diferentes cargas que se usen. Así las lámparas LED tendrían sus propias baterías recargables, la radio lo propio, el lector de DVD una TV portátil, el celular, inclusive una computadora portátil. No habría un regulador de carga central, pues todas las cargas también tendrían incorporadas sus propios reguladores .El panel fotovoltaico actuaría como una fuente de energía múltiple que recargaría a todas las cargas, las mismas que ya se pueden apreciar incorporan los conceptos de portabilidad e independencia unas de otras y también de crecimiento modular.

Producto de la mayor eficiencia de las cargas y la electrónica, estos nuevos SHS de tercera generación serían más pequeños que los actuales, más livianos y más fáciles de instalar, por consiguiente más económicos, aproximadamente costaría un 30% y 50% menos que los actuales SHS para las mismas prestaciones.

Estas nuevas tecnologías, aquí denominadas de tercera generación pueden acelerar las metas del acceso universal al 2025 en Bolivia, pues algunos elementos clave como un menor costo, flexibilidad de uso y crecimiento modular, menor peso que transportar, menores requerimientos técnicos de instalación, etc. pueden subir las tasas de instalación/distribución de estas tecnologías.

Un desafío inmediato es trabajar en la elaboración de los criterios de estandarización, testeo y certificación de estas tecnologías, de manera que se dispongan de protocolos, procedimientos y normativa que permita asegurar que tecnologías seguras lleguen al área rural para hacer efectivo el slogan de acceso a la energía sostenible.

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Cambio Climático, Agua y Energía en Bolivia

ENERGETICA

Es el título de un reciente estudio, realizado por ENERGETICA, que tenemos a bien presentar por medio de esta nota y así incentivar a su lectura. Vale la pena aclarar que no es un estudio de investigación básica, sino de generalización, es decir, un estudio que revisa, recopila, integra y sintetiza, los aportes realizados por investigaciones previas, pero, tratando de relievar cómo se especifican las relaciones existentes entre el cambio climático, el agua y la energía en Bolivia. Dicho estudio consta de nueve capítulos, al margen de la introducción. El primero, revisa y resume la política boliviana sobre cambio climático, desde sus inicios, allá por la década de los noventa, hasta el presente, dónde existe un viraje de la política gubernamental dirigido a priorizar, por lo menos discursivamente, los derechos de la madre tierra.

Seguidamente, se aborda el ciclo del agua en Bolivia, y cómo este se interrelaciona con el cambio climático global, así se pasa una rápida revista a los cambios acaecidos en el ciclo del agua debido al aumento de la temperatura en nuestra región, y también se aborda el problema desde la perspectiva de los fenómenos naturales extremos y el impacto que ocasionan sobre las actividades productivas, la infraestructura social, y en definitiva,  sobre la vida de las personas (Capítulo tercero).

El capítulo cuarto, estudia el sistema energético boliviano y, como en el anterior caso, también su interrelación con el cambio climático. Así se revisa, brevemente, cómo se genera la energía en Bolivia, cómo se la consume y, especialmente, qué cantidad de gases de efecto invernadero se emiten en todo este proceso. A fin de lograr una visión de conjunto, en este acápite también se revisa cómo la agudización del cambio climático puede afectar la generación de electricidad en el país, específicamente, cómo puede reducir las capacidades de generación hidroeléctrica. (Capítulo cuarto).

El estudio también presta especial atención al rol de la energía en el área rural boliviana, por lo que revisa la precariedad de acceso a la energía por parte de los pobladores rurales, las trabas que impiden un mejor acceso y utilización de la energía en dichas áreas, las políticas públicas y los mecanismos de financiamiento necesarios para ampliar el uso de energía en el área rural. (Capítulo quinto).

Posteriormente, el estudio aborda las posibilidades de introducción de las energías alternativas en el país, es decir, de la energía solar, hidro energía, eólica, y biomasa; y la utilización de las tecnologías más apropiadas para ello (Capítulo sexto). Junto a este análisis se estudia el marco legal e institucional necesarios para incentivar el uso de energías alternativas, especialmente las de fuente renovable (Capítulos sexto, séptimo y octavo).

Por último, a manera de conclusión, el estudio enumera una serie de conclusiones que intentan contribuir a la formación de un enfoque que integre el cambio climático en el diseño, formulación y ejecución de las políticas públicas bolivianas (Capítulo noveno).

Cochabamba, Marzo, 2013

Si desea tener acceso a la publicación, siga el siguiente enlace: Cambio Climático, Agua y Energía en Bolivia

Hace 20 años…

Miguel Fernández – ENERGETICA

Había una vez … era Febrero de 1993 y el sueño de un grupo que se llamó ENERGETICA nació formalmente. ENERGETICA, desde una perspectiva solidaria, activa y responsable, decidió trabajar y proponer soluciones a la indigencia energética rural presente en el país. 20 años atrás, la cobertura eléctrica en el área rural era del 15% (1992) y no se vislumbraba horizontes de cambio; más aún con una visión dominante de las energías convencionales, hablar y proponer soluciones descentralizadas basadas en energías renovables, era poco menos que utópico.

Desde 1993, el país ha cambiado, y sustancialmente. La cobertura eléctrica urbana bordea el 95% y la rural esta en más del 52%, el acceso universal a la electricidad es una meta del Estado y tiene una fecha: 2025. Existe un Viceministerio de Electricidad y Energías Alternativas, y un apoyo decidido del gobierno a lograr el cambio de la matriz energética buscando incorporar a las energías renovables, la eólica, la biomasa, la solar, la hidroeléctrica y la geotermia en gran escala en el sistema nacional interconectado.

En el caso de ENERGETICA, uno de los primeros proyectos realizados, el proyecto de Electrificación Fotovoltaica de Chimboata, consistía en introducir 40 sistemas fotovoltaicos de 20 Wp, bajo un sistema de microcrédito. Se pudo comprobar que las familias rurales estaban dispuestas a pagar por tener acceso a servicios modernos de energía, siempre y cuando existiesen condiciones acordes a su realidad y economía. 20 años después la experiencia de ENERGETICA contabiliza más de 122 proyectos, consultorías y estudios ejecutados.

De manera efectiva se han instalado 21.517 sistemas fotovoltaicos familiares, se ha provisto electricidad a más de 2500 escuelas y postas sanitarias, 546 escuelas y postas disponen de sistemas termosolares para el calentamiento de agua, más de un centenar de sistemas de bombeo fotovoltaico proveen agua a comunidades y abrevaderos de ganado, 59 Sistemas Híbridos instalados (fotovoltaicos y eólicos); 350 PYMES en aspectos de usos productivos de la energía han sido equipadas con sistemas de molienda, bombeo, cercos eléctricos y otros equipos bajo modelos mixtos de crédito y subsidio. También se han diseñado, construido y prestado asistencia técnica a 60 micro centrales hidroeléctricas. Curiosamente, el año 95 se instalaron los primeros aerogeneradores de tipo familiar en la región donde se construirá ahora el primer parque eólico de Bolivia.

ENERGETICA también incursionó en proyectos de energías convencionales, como el diseño de proyectos de densificación de redes de electrificación rural, la promoción del uso de gas natural en sustitución de gasolina en el transporte público, la sustitución de leña por gas natural en pequeñas industrias rurales, el mejoramiento de hornos, la realización de auditorías energéticas, etc. apoyando al desarrollo con un sentido de competitividad económica, inclusión social y de protección del medio ambiente. Adicionalmente se ha trabajado temas de planificación energética, y desarrollado acciones de capacitación y formación de recursos humanos que han alcanzado a más de 10.000 personas en todos estos años, de diferentes perfiles, desde profesionales, líderes locales y técnicos, hasta usuarios finales.

Institucionalmente el modelo de gestión se consolidó, y así desde el año 2005, se cuenta con una certificación de la ISO 9001, constituyéndose en la única ONG en Bolivia con esta certificación. Adicionalmente se ha obtenido en 2012 la certificación de las ISO 14064 que mide la huella de carbono, buscando transparentar el impacto ambiental de sus actividades.

Con seguridad que en el avance que se ha dado en el país en estos 20 años, ENERGETICA ha contribuido positivamente, mostrando la factibilidad de las energías renovables, desarrollando conceptos para el acceso a la energía sostenible y sobre todo poniendo en práctica los diseños teóricos y ajustándolos a la realidad. Muchas de las iniciativas desarrolladas en el tiempo han orientado la ejecución de grandes proyectos y han permitido el ajuste de modelos de acceso, incluso fuera de las fronteras de Bolivia. Sin duda ENERGETICA es una institución de referencia.

Sin embargo, aún existen desafíos para ENERGETICA. Justamente lograr el acceso universal a la electricidad es complejo, porque los pobladores rurales sin acceso a energía son familias con un alto nivel de pobreza que están en zonas cada vez más alejadas y dispersas. Como muestra la experiencia de otros países, cada vez costará más en esfuerzo y recursos, subir los niveles de cobertura rurales.

ENERGETICA continuará trabajando, incorporando nuevas tecnologías, desarrollando modelos de gestión y financiamiento innovadores; y en alianzas proactivas, promoviendo aplicaciones productivas de la energía contribuyendo en la lucha contra la pobreza, y mejorando la calidad de los servicios.

El otro gran desafío es la generación distribuida con energías renovables, que permitirá una presencia masiva de las renovables en áreas urbanas, convirtiendo a los consumidores de electricidad en potenciales consumidores y generadores, dando un vuelco en la gestión de las redes urbanas. Esto exigirá innovaciones tecnológicas; hablar de redes inteligentes está cada vez más cerca.

Finalmente, en todo este periodo se han sumado a este esfuerzo nuevos miembros, instituciones, empresas y cooperantes que han confiado en ENERGETICA y a quienes esperamos no haber defraudado, propiciando así, desde diferentes perspectivas, la construcción de un futuro con energía sostenible y con equidad.

A todos los que hicieron posible este sueño que aún no termina… Gracias!

Bolivia ya se acerca a la tecnología de parques eólicos

Miguel Fernández F. – ENERGETICA

Desde la década del 80 en Bolivia se realizan varios intentos aislados de uso de la energía eólica en Bolivia. La iniciativa estatal más relevante quizás es la que ejecutó CORDEOR (Corporación de Desarrollo de Oruro), que incluso contaba en su momento con un taller propio para la fabricación de molinos eólicos para el bombeo de agua. Estos molinos a través de un proyecto en la región se instalaron en varias comunidades de Oruro y Potosí. También se empleó esta tecnología en Santa Cruz, donde a través de molinos eólicos multipala, se bombeaba agua, una entidad impulsora en ese entonces era el Comité Central Menonita quienes difundían esta tecnología en la región.

En cuanto al relevamiento del potencial eólico, la información más relevante de la época data de 1990, donde como parte del Programa de Regionalización Energética de la OEA, se ejecutó el estudio de Planificación Energética Rural para Bolivia del Ministerio de Energía e Hidrocarburos y se obtuvo un mapa de potencial eólico referencial.

El avance más importante de esa época en el campo de la energía eólica se da en el año 1996, cuando se consolida una serie de estudios por parte de PROPER – Bolivia un programa de difusión de energías renovables, para implementar un parque eólico de 1,5 a 2 MW en Viru Viru en conjunto con distribuidora de electricidad local, bajo un carácter experimental. Inicialmente la financiación de este parque tenía origen local, por su carácter piloto; pero, dado el potencial eólico existente, otros actores apoyaron el escalamiento del proyecto a tamaños mayores. El proyecto no llego a ejecutarse por inviabilidad financiera, pues era evidente que dentro del marco legal existente (y aún vigente), dadas las diferencias de tarifas con la generación a Gas Natural, las reglas existentes para el despacho de carga, la ausencia de políticas para incentivar las fuentes renovables, y al no existir ningún reconocimiento al aporte ambiental de esta tecnología, las condiciones existentes no permitían rentabilizar este parque.

Doce años después, en 2008, se presenta el Mapa Eólico de Bolivia realizado por la Transportadora de Electricidad (TDE), el mismo que tiene base en un modelo matemático de simulación, ajustado con mediciones puntuales, el perfil de suelos y otras particularidades geográficas y climáticas de Bolivia. Este mapa tiene la virtud principal de señalar los sitios con mayor potencial eólico y, por tanto orientar futuros estudios de detalle.

Durante estos últimos 5 años se ha dado cierto repunte en la instalación de pequeños aerogeneradores para zonas aisladas, y también en la identificación de posibles sitios en Oruro, Tarija, Santa Cruz y Cochabamba a través de diferentes instituciones estatales y privadas. La Empresa Nacional de Electricidad ha detallado un plan de mediciones de potencial eólico en diferentes zonas del país.

Finalmente en 2012 se hizo la presentación oficial del proyecto del Parque Eólico Qollpana que desarrolla la empresa Corani S.A. y que, con una potencia de 3 MW y una inversión inicial de 7,6 millones de $US, podría expandirse fácilmente en 5 veces, dado el potencial de la región. Qollpana se encuentra ubicada en el Municipio de Pocona en el Departamento de Cochabamba. El proyecto ya licitado debería entrar en construcción y operación en esta gestión 2013.

Sin duda alguna, la importancia del proyecto eólico Qollpana radica en que, de facto, permitirá resolver muchos problemas existentes en relación a la generación de electricidad con energías renovables y su inyección al SIN.

- En primer lugar permitirá el primer acercamiento de Bolivia a la tecnología eólica de generación a gran escala, dando un salto cualitativo en este campo y constituyendo una fuente de aprendizaje imprescindible para la expansión de la tecnología de generación eólica en el país, incluyendo todos los aspectos técnicos de interconexión, seguridad y oscilaciones que puedan presentarse en la generación y las respuestas del SIN a estas variaciones.

- En segundo lugar, permitirá la discusión y toma de decisiones respecto a la forma de inyectar la electricidad que se produzca con este tipo de fuentes renovables intermitentes (la eólica y solar son de este tipo) cuyo aporte con potencia firme es variable, esto implicará necesariamente un cambio de reglas en el despacho de electricidad que se realiza desde el CNDC.

- En tercer lugar permitirá estudiar con datos reales la productividad de estos parques y los costos de generación, de manera de disponer de una experiencia palpable que permita la construcción de normativas para estos casos.

- Finalmente se espera que producto de esta experiencia se pueda diseñar un marco legal para esta y otras fuentes renovables, que puedan entregar electricidad al SIN y a las redes urbanas existentes, abriendo un camino también para proyectos de generación distribuida en área urbanas.

El proyecto eólico de Qollpana cierra, así un ciclo de más de 30 años de intenciones y esfuerzos destinados a lograr la inserción de la tecnología eólica en Bolivia, plasmándola en realidad y, se constituye en una expresión de voluntad y signo de cambio en la política energética nacional que demuestra la intención de incorporar las energías renovables, para lograr el cambio de la matriz energética haciéndola más sostenible y limpia.

Cochabamba, Enero, 2013