Este documento describe la experiencia de instalación de sistemas fotovoltaicos aislados en la zona altoandina de la región de Tacna, Perú entre 2007 y 2008. Se instalaron 457 sistemas fotovoltaicos domiciliarios y 20 sistemas de mayor tamaño para centros educativos y puestos policiales, con una potencia total de 30,867 kW. El documento detalla las características técnicas de los componentes e instalaciones de los sistemas, así como lecciones aprendidas sobre buenas y malas prácticas

1. UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN CENTRO DE ENERGÍAS RENOVABLES DE TACNA (CERT) EXPERIENCIA DE INTALACIÓN DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS AISLADOS EN LA ZONA ALTOANDINA DE LA REGIÓN TACNA CARLOS POLO BRAVO

2. Región Tacna

3. CARACTERÍSTICAS DE LA ZONA ALTOANDINA DE TACNA

4. POTENCIAL ENERGÉTICO SOLAR MUNDIAL / TACNA, SOBRE LA SUPERFICIE TERRESTRE Fuente: NASA CARLOS POLO BRAVO

5. VARIACIÓN ANUAL DEL POTENCIAL ENERGÉTICO SOLAR GLOBAL DE LA CIUDAD DE TACNA SOBRE UNA SUPERFICIE HORIZONTAL (Fuente: CERT – UNJBG 1995) PROMEDIO 5,37 Kwh/m2d

6. GRÁFICOS DE LA RADIACIÓN SOLAR GLOBAL ESTACIONAL SOBRE UNA SUPERICIE HORIZONTAL EN LA REGIÓN TACNA (Kwh/m2día): MINEM FEBRERO MAYO Kwh/m2d < 4,0 4,0 – 4,5 4,5 – 5,0 5,0 – 5,5 5,5 – 6,0 6,0 – 6,5 6,5 – 7,0 7,0 – 7,5 > 7,5 NOVIEMBRE AGOSTO

7. Se han instalado entre el año 2007 y 2008 dos tipos de sistemas fotovoltaicos, para electrificación domiciliaria: 457 sistemas, y 20 para electrificación de Centros Educativos y Puestos Policiales denominados de carga especial, con una potencia instalada total de 30,867 Kw La zona ámbito del proyecto se ubica por encima de los 40000 msnm, es frecuente fenómenos eléctricos naturales, como , rayos, relámpagos; que en ocasiones han matado a personas y animales, y destruido algunas viviendas se ha considerado la instalación de pozo a tierra en cada domicilio, y la de pozo a tierra y sistema pararrayos tetrapuntal Tipo Franklin para los sistemas de carga especial, como sistemas de seguridad eléctrica. En ambos sistemas se han instalado lámparas de iluminación tipo CFL (lámparas compactas fluorescentes), y de última generación tipo LEDs (focos de diodos de emisión de luz) y LVD (lámparas de inducción magnética)

8. NÚCLEO EJECUTOR Nº 1: Localidad: Coracorani, Aychuta, Chiluyo Grande, Chiluyo Norte, GRT-BID III Provincia : Tarata Distrito : Tarata Región : Tacna Nº de beneficiarios con sistemas domiciliario.s : 64 Nº de sistemas de carga especial : 03 para Instituciones Educativas Año de ejecución : 2007 NÚCLEO EJECUTOR Nº 2: Localidad: Challapalca, Mamuta, Conchachiri, Chiluyo Chico, GRT-BID III Provincia : Tarata Distrito : Susapaya Región : Tacna Nº de beneficiario con sistemas domiciliarios : 64 Nº de sistemas de carga especial : 03 para Instituciones Educativas, 02 especiales con sistema de protección de pararrayos tipo Franklin Año de ejecución : 2007

9. NÚCLEO EJECUTOR Nº 3: Localidad: Tacalaya, Calachulpani-Vilatavira, Calientes, Japopunco Provincia : Candarave Distrito : Candarave Región : Tacna Nº de beneficiarios con sistemas domiciliarios : 63 Nº de sistemas de carga especial : 03 para Instituciones Educativas Año de ejecución : 2007 NÚCLEO EJECUTOR Nº 4: Localidad : Cano, Vilacota, Tacjata, Quiulliri, GRT-BID III Provincia : Tarata Distrito : Susapaya Región : Tacna Nº de beneficiarios con sistemas domiciliarios : 63 Nº de sistemas de carga especial : 03 para Instituciones Educativas Año de ejecución : 2007

10. NÚCLEO EJECUTOR Nº 5: Localidad: Pampa Huyuni, Chachacomani, Collpa y Anexos Provincia : Tarata Distrito : Palca Región : Tacna Nº de beneficiarios con sistemas domiciliarios : 63 Nº de sistemas de carga especial : 02 para Institución Educativa y Puesto Policial, con protección de pararrayos tipo Franklin Año de ejecución : 2008 NÚCLEO EJECUTOR Nº 6: Localidad : Mocomoconi, Ancomarca y anexos, GR- BID III Provincia : Tacna Distrito : Palca Región : Tacna Nº de beneficiarios con sistemas domiciliarios : 58 Nº de sistemas de carga especial : 04 para I Instituciones Educativas, con protección de pararrayos tipo Franklin Año de ejecución : 2008

11. NÚCLEO EJECUTOR Nº 7: Localidad : San Lorenzo, Turunturu / Mamaraya y Anexos, GR- BID III Provincia : Candarave / Tarata Distrito : Candarave / Susapaya Región : Tacna Nº de beneficiarios con sistemas domiciliarios : 56 Nº de sistemas de carga especial : 02 para Institución Educativa, con protección de pararrayos tipo Franklin Año de ejecución : 2008 MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE PALCA Localidad : Paucarani, Kaño. Ancomarca, otros Provincia : Tacna Distrito : Palca Región : Tacna Nº de beneficiarios con sistemas domiciliarios : 13 Año de ejecución : 2007 COMUNIDAD CAMPESINA DE KOVIRE Localidad : Kovire Provincia : Tarata Distrito : Susapaya Nº de beneficiarios con sistemas domiciliarios : 13 Año de ejecución : 2008

12. ESQUEMA DE UNA INSTALACIÓN FOTOVOLTAICA ASILADA TÍPICA

13. SISTEMAS FOTOVOLTAICOS DOMICILIARIOS

14. PRINCIPALES CARACTERISTICAS DE LOS COMPONENTES DE SFV DOMICILIARIOS

15. DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DE LOS SISTEMAS FOTOVOLTAICOS DOMICILIARIOS INSTALADOS

16. ESQUEMA DE CONEXIONES ELÉCTRICAS

17. DIAGRAMA DE LA ESTRUCTURA DE SOPORTE DEL PANEL FOTOVOLTAICO

18. VISTAS DE LAS ESTRUCTURAS METALICAS PORTA BATERÍA –REGULADOR-LLAVE TERMOMAGNÉTICA PARA LOS SISTEMAS FVs DOMICILIARIOS

19. Controlador de carga/descarga, en pleno funcionamiento, se observa el orden de las conexiones de los cables eléctricos de conducción, y fusibles comunes contra cortocircuitos

20. VISTAS GENERALES DE LOS SISTEMAS FV DOMICILIARIOS INSTALADOS

21. VISTAS SFVDs INSTALADOS

25. DETALLES DE LAS INSTALACIONES

26. Vista de un panel fotovoltaico funcionando bajo condiciones extremas de temperatura (nieve sobre el panel), a un altura de 4800 msnm, Curimani – Paucarani)

27. SISTEMAS FOTOVOLTAICOS DE CARGA ESPECIAL

28. PRINCIPALES CARACTERISTICAS DE LOS COMPONENTES DE SFV DE CARGA ESPECIAL

29. DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DE LOS SISTEMAS FOTOVOLTAICOS DE CARGA ESPECIAL INSTALADOS

30. VISTAS DE LA CONSOLA METÁ{ICA PORTA TV 19” / 12 VDC / 220 VAC, DVD 12 VDC / 220 VAC, REGULADOR, BATERÍA EN LOS SFVs DE CARGA ESPECIAL

32. SISTEMAS DE PROTECCIÓN ELÉCTRICO: POZO A TIERRA PARARRAYOS

34. Un pozo de 1 m2 de abertura, 1,5 m de profundidad; lleno con tierra agrícola cernida y estiércol,

35. para mejorara la conductividad del suelo usar eco gel que actúa como cemento conductivo,

36. Barra de cobre cubierta por una caja de registro de PVC de 3 “ de diámetro,

37. un cable de hilos de cobre Nº 08 AWG, de 5m de longitud,

39. VISTAS DE LOS ELEMENTOS DE LOS POZOS A TIERRA

40. VISTAS DE LAS TAPAS DE LOS POZOS A TIERRA (superior), y POZOS A TIERRA INSTALADOS CERCA AL PIE DE LA BASE DEL PANEL FV

42. Un mástil de 2,5 m para soportar un pararrayos tetra puntal F°G° de 1” 2,5m*3mm

43. Dos brazos metálicos con aisladores de baquelita

44. 10 m de cable de cobre de bajada de 50 mm de diámetro, el cable está conectado directamente al pozo a tierra

45. Una varilla de cobre de 5/8" de diámetro y 2,4 m de longitud, 50 000 V

46. Un pozo de 1 m2 de sección de abertura, y 3 m de profundidad, lleno con tierra agrícola cernida, estiércol y tratamiento químico con cemento conductivo eco gel o torgel

47. Cable helicoidal en serpentín de 4 m desnudo de cobre concéntrico de 35 mm de diámetro

48. Una caja de registro de PVC, alto coeficiente de aislamiento

50. DFERENTES CABEZALES DE PARARRAYOS TIPO FRANKLIN / ALCANCE DE PROTECCIÓN DELPARARRAYO Mecánicos: destrucción de elementos afectados; Térmicos : incendios, volatilización de metales por fusión; Fisiológicos: quemaduras, parálisis y a menudo la muerte; Eléctricos : generación de tensiones de paso y de contacto Como no todas las descargas eléctricas tienen la misma potencia, los "caprichos" del rayo son realmente extraordinarios. Si se considera que la intensidad media durante cada descarga principal llega hasta 20 000 amperios, no debe extrañar que el rayo sea tan poderoso y atemorice tanto. No obstante, la cantidad real de electricidad transferida desde la nube a tierra es muy pequeña, pues esa enorme corriente circula solamente durante una fracción de segundo.

51. VISTAS DE INSTALACÓN SEL SISTEMA PARARRAYOS TIPO FRANKLIN, Y DE INSTALACIÓN DEL POZO A TIERRA CORRESPONDIENTE

52. POZOS A TIERRA VERTICAL Y HORIZONTAL PARA EL SISTEMA PARARRAYOS

53. VISTAS DEL CONECTOR DE BAJADA COBRE DEL PARARRAYOS, DE UN PARARRAYOS EN PUESTO POLICIAL, Y DEL SISTEMA DE SOPORTE DELPANEL Y EL PARARRAYOS

54. LO QUE NO SE DEBE DE HACER Y ACEPTAR¡¡¡

55. Vista que muestra la instalación de la batería de acumulación de energía, en el interior del dormitorio del propietario (Curamani – Paucarani), CON BORNES LIBRES

56. CONEXIÓN ELÉCTRICA DE INTERRUPTORES ELÉCTRICOS, MAL DISTRIBUIDOS

57. EVITAR INSTALAR CABLES ELÉCTRICOS AÉREOS

58. Luminaria de ahorro de energía de 11 W DC, con pantalla difusora, evitar conexión cable-lámpara sin caja conectora

59. ANULAR EL,EFECTO ORIENTACIÓN / ROTURA DE RAKS PORTA PANEL

60. INSTALAR ADECUADAMENTE EL SISTEMA PARARRAYOS

61. Muestra la conexión eléctrica clandestina directamente de la batería para el cargado de baterías automotrices Muestra la conexión eléctrica clandestina directamente de la batería para el cargado de baterías automotrices Muestra la conexión eléctrica clandestina directamente de la batería para el cargado de baterías automotrices Muestra la conexión eléctrica clandestina directamente de la batería para el cargado de baterías automotrices Muestra la conexión eléctrica clandestina directamente de la batería para el cargado de baterías automotrices

62. EVITAR EFECTO SOMBRA SOBRE EL PANEL FV

63. LO QUE DEBE DE SUGERIRSE¡¡¡¡¡¡

64. Ambiente contiguo a la casa del propietario, especialmente construido para dar seguridad a la batería, sistemas de control de carga y descarga

65. PINTAR DE BLANCO INTERIOR DE HABITACIONES

66. RECOMENDAR LIMPIEZA DE LUMINARIAS PARA BUENA ILUMINACIÓN

67. Muestra a pobladores de Churaqui, con un panel solar en proceso de carga de una batería de uso automotriz, CENTROS DE RECARGA DE BATERÍAS

68. Usuario de Collpa mostrando el inversor adquirido para el funcionamiento adicional de TV, DVD y equipo de sonido. Usuario de Collpa mostrando el inversor adquirido para el funcionamiento adicional de TV, DVD y equipo de sonido, AMPLIAR POTENCIA DEL SFVD Y CAPACIDAD DE BATERÍA

69. LÁMPARAS Y FOCOS DE ILUMINACIÓN

70. Lámpara de iluminación de interiores de 11 Watts DC, de luz amarilla, instaladas en los ambientes de las casas del anexo de Paucarani

71. LÁMPARAS DE ILUMINACIÓN INSTALADAS EN CENTROS EDUCATIVOS EN LOS SFVs DE CARGA ESPECIAL, TIPO CFL, LVD, y LEDs

72. LÁMPARA DE ILUMINACIÓN TIPO CFL 11W / 12 VDC, Y FOCO TIPO LEDs 5 W / 12 VDC

73. INTENSIDAD LUMINOSA DE DIFERENTES TIPOS DE LÁMPARAS INSTALADAS

74. CFL 12,6 %

75. COSTOS DELSISTEMA FOTOVOLTAICO DOMICILIARIO

77. La potencia total instalada con paneles fotovoltaicos es de 30, 867 Kw

79. Según datos de los coeficientes de electrificación de las regiones de nuestro país establecidos por el MINEM, la región Tacna está electrificada en un 98 % (0,98) bajo el sistema de red pública, considerando la potencia solar fotovoltaica instalada de 30 867 Kw, y la potencia eléctrica de consumo diario de la región de 30 Mw proveniente de plantas hidroeléctricas y térmicas convencionales, la contribución solar es de aproximadamente del 0,1 %, aspecto muy importante para el inicio del cambio de la matriz energética en nuestra región sobre la base de la energía solar, energía limpia, renovable, y de muy alto potencial regionalCONCLUSIONES

81. El interior de las habitaciones deben de ser pintadas de color blanco, a efectos de una mejor iluminación, esto debe ser realizado con aporte de mano de obra del usuario, y la pintura debe ser proporcionada por el Núcleo Ejecutor, o por las Municipalidades Distritales correspondientes.

82. En lo posible, el beneficiario debe de aportar con una pequeña habitación con puerta y techo, de dimensiones de 1 m x 1 m x 2,5 m, para instalar en dicho ambiente el sistema porta regulador - batería, y así evitar en los interiores los gases procedentes de las baterías, evitar posibles accidentes fortuitos (incendios)

83. Para evitar cualquier interferencia de las descargas eléctricas entre los pararrayos y Sistemas Fotovoltaicos, y resguardar los equipos del SFV se recomienda que cada sistema cuente con su propio sistema de sujeción. Además, que la altura mínima del sistema pararrayos sea de 15 m instalado sobre una torre metálica de base triangular cimentada.RECOMENDACIONES

87. Un pozo de 1 m2 de abertura, 1,5 m de profundidad; lleno con tierra agrícola cernida y estiércol,

88. para mejorara la conductividad del suelo usar eco gel que actúa como cemento conductivo,

89. Barra de cobre cubierta por una caja de registro de PVC de 3 “ de diámetro,

90. un cable de hilos de cobre Nº 08 AWG, de 5m de longitud,

92. Un mástil de 2,5 m para soportar un pararrayos tetra puntal F°G° de 1” 2,5m*3mm

93. Dos brazos metálicos con aisladores de baquelita

94. 10 m de cable de cobre de bajada de 50 mm de diámetro, el cable está conectado directamente al pozo a tierra

95. Una varilla de cobre de 5/8" de diámetro y 2,4 m de longitud, 50 000 V

96. Un pozo de 1 m2 de sección de abertura, y 3 m de profundidad, lleno con tierra agrícola cernida, estiércol y tratamiento químico con cemento conductivo eco gel o torgel

97. Cable helicoidal en serpentín de 4 m desnudo de cobre concéntrico de 35 mm de diámetro

98. Una caja de registro de PVC, alto coeficiente de aislamiento

102. VISTAS DE LOS ELEMENTOS DE LOS POZOS A TIERRA

103. ESQUEMA DE UN PARARRAYOS TIPO FRANKLIN TETRAPUNTAL DE POZO A TIERRA HORIZONTAL / CABLE DE COBRE HELICOIDAL PARA ELPOZO A TIERRA CORRESPONDIENTE

104. DFERENTES CABEZALES DE PARARRAYOS TIPO FRANKLIN / ALCANCE DE PROTECCIÓN DELPARARRAYO Mecánicos: destrucción de elementos afectados; Térmicos : incendios, volatilización de metales por fusión; Fisiológicos: quemaduras, parálisis y a menudo la muerte; Eléctricos : generación de tensiones de paso y de contacto Como no todas las descargas eléctricas tienen la misma potencia, los "caprichos" del rayo son realmente extraordinarios. Si se considera que la intensidad media durante cada descarga principal llega hasta 20 000 amperios, no debe extrañar que el rayo sea tan poderoso y atemorice tanto. No obstante, la cantidad real de electricidad transferida desde la nube a tierra es muy pequeña, pues esa enorme corriente circula solamente durante una fracción de segundo.

106. En realidad, el rayo es una enorme chispa o corriente eléctrica que circula entre dos nubes o entre una nube y la tierra. Es un efecto parecido al que observamos, en pequeña escala, cuando desenchufamos un artefacto eléctrico en funcionamiento. La diferencia más importante es que esa pequeña chispa sólo salta a través de una fracción de milímetro y que el rayo natural puede cruzar kilómetros de distancia. El rayo, como es de sobras conocido, se origina en los cumulonimbos o nubes de tormenta.

110. Esquema típico de un pozo a tierra vertical