Anon sistemas fotovoltaicos electrificacion para viviendas rurales

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Anon sistemas fotovoltaicos electrificacion para viviendas rurales

  1. 1. Sistemas fotovoltaicos de electrificación Señor Usuario, para viviendas rurales Este proyecto fotovoltaico del cual usted es beneficiario, ha sido preparado desde enero del año 2001 por la Comisión Nacional de Energía, a través del Área de Electrificación Rural, con el apoyo del Programa de Panel N a c i o n e s U n i d a s p a ra e l Iluminación Desarrollo, a través del proyecto CHI/00/G32 "Remoción de Barreras para la Electrificación Rural con Energías Renovables", Regulador e l G o b i e r n o Re g i o n a l d e Coquimbo y los Municipios de Fusible la Región. Batería Durante el año 2005 se realizó una licitación internacional, la que fue adjudicada a la empresa Manual para usuarios CONAFE, quienes operarán los sistemas por un período de 10 años. El financiamiento del proyecto proviene del Fondo Nacional de Desarrollo Regional GEF – PNUD - CNE (FNDR), a través del préstamo Nº 1475/OC-CH del Banco Proyecto CHI/00/G32 Interamericano de Desarrollo (BID), cuyo ejecutor es la Sub- Remoción de barreras para la electrificación rural con energías renovables Secretaría de Desarrollo Regional, del Ministerio del Interior, y del Fondo para el medio Ambiente Mundial (GEF), a través del proyecto CHI/00/G32 "Remoción de Barreras para la Electrificación Rural con Energías GEF COMISION NACIONAL DE ENERGIA Renovables".
  2. 2. IntroducciónEl Gobierno de Chile, a través de la Comisión Nacional de Energía (CNE),en conjunto con el Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo(PNUD) y el Fondo para el Medio Ambiente Mundial (GEF), a través de suproyecto de electrificación rural te invitan a conocer y estudiar este manualsobre sistemas de electrificación solar fotovoltaica para viviendas rurales.El sistema fotovoltaico, instalado en tu casa, sirve principalmente para lailuminación y la operación de equipos de radio y televisión. Este texto teayudará primero, a entender el funcionamiento del sistema solar fotovoltaicoy segundo, a saber como operar y mantener este sistema.Esperamos que tu nuevo sistema fotovoltaico ayude a mejorar tus condicionesde vida en tu casa.Buena suerte !Proyecto GEF - PNUD - CNE, julio 2005 Carlos Canales Asesor Técnico Principal proyecto GEF-PNUD-CNE Franco Aceituno Jefe Programa Electrificación Rural, CNE Luis Costa Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo PNUD
  3. 3. Sistemas fotovoltaicos de electrificación para viviendas rurales Manual para usuariosEditor : Gobierno de Chile, Comisión Nacional de Energía de Chile (CNE)Autor : Reinhold Schmidt, Centro Tecnológico Nuevos Horizontes, AricaCo-Autores : Malva Pedrero, Miguel Díaz, Centro Tecnológico Nuevos HorizontesRevisores : Franco Aceituno Gandolfo (CNE) Carlos Canales Castañer (Proyecto CHI/00/G32, GEF-PNUD-CNE) Luis Costa Villegas, (PNUD) Guillermo Céspedes Chávez (Proyecto CHI/00/G32, GEF-PNUD-CNE) Daniel Vargas Núñez (Proyecto CHI/00/G32, GEF-PNUD-CNE)Diseño gráfico : Agencia Altamira, AricaImprenta: ........Financiamiento : Proyecto Electrificación Rural con Energias Renovables, Fondo para el Medioambiente Mundial, GEF - Programa de Naciones Unidas para el Desarrollo, PNUD - Comisión Nacional de Energía, CNEISBN : ......... Santiago de Chile, Julio 2005
  4. 4. ContenidoMódulo 1: Aspectos generales sobre energía solar 7 El sistema solar, los movimientos de la tierra y la radiación solar 8 El concepto de energía 14Módulo 2: Descripción del sistema fotovoltaico 20 El funcionamiento del sistema fotovoltaico 21 Los componentes del sistema 22 La capacidad del sistema fotovoltaico 34 Anexo: Electricidad básica 36Módulo 3: Operación y mantención del sistema fotovoltaico 42 Uso eficiente de energía 42 Operación del sistema fotovoltaico 47 Mantención del sistema fotovoltaico 54 Recomendaciones en caso de fallas 60 Riesgos y aspectos de seguridad 62Módulo 4: Sustentabilidad, gestión y administración 64 Gestión y operación sustentable 65 Aspectos económicos, vida útil y sistema tarifario 68 Responsabilidad de operación de cada usuario 72
  5. 5. Módulo 1 Aspectos generales sobre energía solar Antes de ver cómo funciona un sistema fotovoltaico, conoceremos algunas características de su fuente de energía: EL SOL 7
  6. 6. El sistema solar, los movimientos de la tierra y la radiación solar En primer lugar, señalemos que el sol es una estrella, alrededor de la cual giran los nueve planetas que componen el sistema solar: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno y Plutón.8
  7. 7. El sol es nuestra principal fuente de energía y se manifiesta principalmente bajo la forma de luz y de calor.El sol en cifras El sol se formó hace unos 4.500 millones de años y tiene combustible para 5.000 millones de años más. El sol es 1.300.000 veces más grande que la tierra. El diámetro del sol es de 1.391.000 kilómetros y el diámetro de la Tierra es de 12.700 kilómetros. La distancia entre el sol y la tierra es de 149 millones de kilómetros. 9
  8. 8. La Radiación Solar C omo fruto de un proceso interno, conocido como fusión nuclear, el sol libera una gran cantidad de En términos científicos, la radiación solar es un conjunto de ondas electromagnéticas que se propaga a energía, que es emitida hacia todas través del espacio. No todas estas ondas las direcciones del espacio. A esta son perceptibles por el ojo humano, energía, se le denomina radiación solar. como por ejemplo: la radiación Una pequeña porción de ella llega ultravioleta. Pero, la mayor parte de la hasta la tierra, posibilitando el desarrollo radiación solar está en el rango de la de la vida en nuestro planeta. luz visible entre el color rojo y el violeta.10
  9. 9. Hay dos movimientos de la tierra: la rotación y la traslación, queinfluyen en la cantidad de radiación solar disponible. Como ROTACIÓN se conoce al movimiento de la tierra sobre su propio eje, que da origen al día y a la noche y tiene una duración de 24 horas. Como TRASLACIÓN, en tanto, se conoce al movimiento que describe la tierra alrededor del sol, que da origen a las estaciones del año. 11
  10. 10. Variaciones en la disponibilidad de energía solar No siempre disponemos de la misma intensidad de energía solar. Esta depende de la hora del día, de la época de año y del lugar en que nos encontremos. Verano Altura del sol, verano Invierno Altura del sol, invierno12
  11. 11. D ebido a este movimiento de rotación de la tierra el sol “aparece” (salida del sol) en las mañanas siempre por el este, “ascendiendo”luego hasta su altura máxima a medio día; “descendiendo” en la tardehasta su desaparición (puesta de sol) sobre el oeste. Como es lógicosuponer, disponemos de una mayor intensidad de energía solar, cuandoel sol alcanza su altura máxima.Por otro lado, dispondremos de más horas de luz en la época veraniega,cuando el sol alcanza su altura máxima en el horizonte; y, de menos horasde luz, durante el invierno cuando, el sol alcanza su menor altura. El 21 de diciembre es el día más largo en el hemisferio sur. El sol alcanza su máxima altura. El 21 de junio es el día más corto durante el año, con la altura mínima del sol. 06:00 12:00 18:00 13
  12. 12. El Concepto de Energía Todo lo que vemos en nuestro alrededor se mueve o La energía puede definirse como la capacidad de un cuerpo o de unfunciona debido a algún tipo o sistema para realizar un trabajo.fuente de energía, lo cual nos Utilicemos algunos ejemplos parademuestra que la energía hace que entender este concepto:las cosas sucedan. En el primer ejemplo, una persona debe subir sacos de cemento hasta un tercer piso. En el segundo ejemplo se muestra una motobomba, que eleva agua desde un estanque en la tierra hasta un estanque elevado. Ambos necesitan energía para hacer este trabajo: la persona necesita una buena alimentación para este trabajo; la motobomba necesita energía eléctrica para bombear el agua.14
  13. 13. Expliquemos esto a través de otro ejemplo: P ensemos en un duraznero. El árbol absorbe luz (radiación solar)convirtiendo la energía luminosa en desde el suelo para producir hojas, ramas y frutos. Cuando alguien se come el durazno, el organismo humanoenergía química almacenada en transforma su energía químicaenlaces químicos. Luego, utiliza esta almacenada, por ejemplo, en elenergía, en conjunto con agua y movimiento de unos músculos, etc.nutrientes que absorben las raíces 15
  14. 14. Este es un ejemplo relativo a la naturaleza. Veamos ahora otrorelacionado con las máquinas: El motor de un auto transformala gasolina a través de combustión en calor. Luego transformaese calor en movimiento o energía cinética. Otro ejemplo es laleña para cocinar. Ejemplo: Gasolina o diesel Ejemplo: Leña16
  15. 15. Energía agotable yenergía renovable Existen fuentes de energías agotables o no renovables, como por ejemplo: el carbón, el petróleo, el gas natural, la leña. Estos recursos se agotarán. Al contrario, tenemos fuentes de energía inagotables o renovables, dentro de las cuales destacan: la energía solar y la energía eólica (el viento). 17
  16. 16. Aplicaciones de la energía solarLa energía solar se puede aprovechar para diferentes cosas.Se puede distinguir la utilización del calor y la de la electricidad.a) Aplicaciones termosolaresEn esta aplicación, se convierte la radiación solar en calor, por ejemplopara el calentamiento de agua, la cocina solar y el secado de productos.El ejemplo muestra dos botellas llenas de agua expuestas al sol: la botellanegra se calienta más que la botella transparente.18
  17. 17. b) Aplicaciones fotovoltaicasEl sistema fotovoltaico convierte la radiación solardirectamente en electricidad a través del efecto fotovoltaico. 19
  18. 18. Módulo 1I Descripción del sistema fotovoltaicoElectricidad En el mundo de hoy la energía eléctrica y susBásica aplicaciones juegan un rol muy importante. Esta extraordinaria energía nos parece tan utilizada y común, pero a la vez tan misteriosa en su naturaleza. La electricidad es un fenómeno físico intangible, que no podemos tocar o ver, no es posible medirla directamente a través de nuestros sentidos. Para poderla conocer debemos recurrir a sus efectos, los que se manifiestan en los principales usos y aplicaciones que obtenemos de ella. Dentro de los principales efectos de la electricidad destacan: Con la electricidad podemos producir luz Con energía eléctrica podemos operar una máquina, un motor, etc. Te invitamos a ver el anexo, al final de este módulo encuentras un curso básico sobre electricidad...20
  19. 19. Funcionamiento del sistema fotovoltaicoAntes de ver cómo funciona el sistema, veamos los dos requerimientos básicospara un buen funcionamiento de los aparatos: la disponibilidad permanentede corriente eléctrica y de voltaje constante.a) Disponibilidad permanente de de sol. Por ello, la mayor parte de los sistemas de energía solar requieren uncorriente eléctrica almacenamiento de esta energía a través de la batería.Los usuarios de los sistemas fotovoltaicosrequieren utilizar los aparatos eléctricos b) Voltaje constantecuando los necesitan, independien-temente de cual sea la posición del solen esos momentos, no importa si las La mayoría de los aparatos eléctricosceldas solares del panel ofrecen (lámparas, equipos de radio etc.)corriente en ese momento o no. Por funcionan sin problemas cuando hayejemplo, la iluminación es encendida un voltaje relativamente constante.precisamente cuando hay poco o nada Ahora sí podemos ver cómo funciona un sistema fotovoltaico… El panel solar convierte la radiación solar directamente en electricidad, lo que se conoce científicamente bajo el nombre de efecto fotovoltaico. Esto ocurre durante las horas del sol. La corriente eléctrica, producida por el panel durante el día puede operar directamente algunos consumos, como por ejemplo la radio. Paralelamente, el panel carga la batería del sistema para almacenar energía y su posterior uso en la noche. 21
  20. 20. Componentes del sistema Panel Iluminación Regulador Fusible Batería Podemos observar que el sistema completo está compuesto por: el panel solar, la batería, los artefactos de consumo y el regulador. En su conjunto, aseguran un buen funcionamiento del sistema.22
  21. 21. Panel fotovoltaico (o panel solar)El panel fotovoltaico es la parte principal del sistema, produce electricidady, por lo tanto, es la fuente energética. Un panel fotovoltaico está compuesto por una serie de celdas solares, comúnmente fabricadas de silicio, que se encargan de convertir la radiación solar en corriente eléctrica. La corriente y la potencia eléctrica dependen de la cantidad de radiación solar y del tamaño del panel, vale decir, del área de la superficie receptora. Ya sabemos que la cantidad de radiación solar que llega a la superficie del panel no es constante durante el día: hay poca radiación solar en la mañana y máxima radiación solar a mediodía, por lo tanto, la corriente eléctrica que produce el panel tampoco es constante y varía en el día. Los paneles más comunes entregan un voltaje de 16 Volt aproximadamente y una potencia eléctrica según el modelo entre 50 y 100 Watt, suficiente para recargar la batería de 12 Volt. Este valor de la potencia se llama normalmente la potencia peak ó potencia máxima, que puede entregar el panel. La potencia peak ó potencia máxima es entonces la potencia eléctrica, que produce el panel con máxima radiación solar. 23
  22. 22. La batería L a principal función de la batería es almacenar la energía eléctrica producida por el panel solar en las horas del día y entregarla a los consumos enaquellas horas en que existe poca radiación o durante la noche. Además, labatería entrega un voltaje casi constante que permite el funcionamiento adecuadode los aparatos eléctricos.a) Hay diferentes tipos de baterías L as PILAS son baterías norecargables; producen energía En cambio existen BATERÍAS QUE SON RECARGABLES, mediante corrienteeléctrica a través de una reacción eléctrica. Por ello, tienen una especialquímica irreversible. Una vez agotadas, importancia en nuestros sistemas solares.ya no pueden ser recargadas y llegan Los tipos más utilizados en los sistemasa nuestro ambiente como basura solares son las baterías de plomo.venenosa. Estas pilas se usan para unagran cantidad de pequeños equiposeléctricos, como equipos de radio,relojes, linternas, etc. Ejemplos de pilas24
  23. 23. b) Las baterías - FuncionamientoEL PRINCIPIO BÁSICO DE LAS BATERÍAS RECARGABLES ES SIMPLE: a través de reaccionesquímicas se le puede sacar corriente ó descargarla y también se le puedeentregar corriente ó cargarla.La batería de plomo está compuesta por varias celdas. Cada una de ellas constade un recipiente con ácido sulfúrico en el cual están dos placas(o electrodos) de plomo. Ese líquido, el ácido sulfúrico, se llama electrolito. Proceso de descarga: Proceso de carga: Si conectamos una Si conectamos un fuente de energía aparato eléctrico a eléctrica, como por una batería, ocurre ejemplo un panel solar una reacción química a la batería, ocurre en las celdas que una reacción química convierte la energía en las celdas, que química acumulada convierte la corriente en electricidad y la entregada a energía entrega al consumo. química y la almacena en las celdas. 25
  24. 24. c) ¿Qué tipo de baterías se debe utilizar en un sistema solar? ?M ucha gente conoce las baterías de plomo, pues son utilizadas entodos los vehículos para el arranque fotovoltaicos. Las baterías de encendido no son resistentes a los ciclos de carga y descarga, que son típicos en unadel motor. Sin embargo, su aplicación solar, por lo que no debenfuncionamiento es muy distinto a las usarse en los sistemas fotovoltaicos.baterías utilizadas en los sistemasEn sistemas solares, se deben utilizar baterías especialmente diseñadas para estefin. Entre ellas se puede distinguir: Baterías solares con electrolito líquido, abiertas con tapa Baterías solares con electrolito líquido, libres de mantención Baterías solares selladas, típicamente con electrolito de gel. E stos tipos de baterías tienen una mejor resistencia a los ciclos y descargas profundas, por lo tanto tienen una mayor vida útil. La mantención de estasbaterías se explica en el módulo N° 3. La siguiente foto muestra un ejemplo debaterías selladas de gel.26
  25. 25. d) Características de la bateríaCon el fin de describir las características de las baterías, debemos conocer losconceptos de voltaje y capacidad: El voltaje de la batería El voltaje nominal de la batería de plomo normalmente es de 12 V en corriente continua. Este tipo de batería está internamente compuesto por un total de seis celdas de un voltaje de 2 V cada uno. Durante la descarga por los consumos, el voltaje de la batería baja y esto depende de la cantidad de corriente de consumo. Para asegurar un buen funcionamiento del sistema y una larga vida útil de la batería, usualmente este voltaje no debe bajar de los 11 Volt. Durante la carga por el panel solar, el voltaje de la batería sube y no debe sobrepasar un valor de 14 Volt, en las baterías abiertas, y 13.8 Volt, en el caso de baterías selladas. 27
  26. 26. La capacidad de la batería La capacidad indica, cuánta corriente se puede sacar de la batería hasta que esté vacía ó descargada. Esta capacidad, desafortunadamente, no es constante y depende de la corriente de descarga. Si se descarga con una corriente mayor, la capacidad disminuye. Si, en cambio, se descarga con menores corrientes, la batería rinde más. Por eso, los fabricantes siempre indican la capacidad de la batería en combinación con una corriente típica. Esta capacidad de la batería se mide en Ah (Ampere-horas) Ejemplo Una batería solar con un voltaje de 12 Volt tiene una capacidad de 100 Ah con una corriente de descarga de 10 A (Ampere). ¿Qué significa esto? Esta batería puede dar durante 10 horas una corriente de 10 A, hasta estar completamente descargada.Pero cuidado!! Esto es el valor máximo. No se debe descargarprofundamente las baterías para asegurar su larga vida útil. Enel próximo capítulo se explica cómo podemos evitar la descargaprofunda.28
  27. 27. El reguladorAdemás del panel solar y la batería, el sistema fotovoltaico está constituidotambién por una pequeña caja de control, donde entran los cables del panel,de la batería y de los artefactos de consumo. Esta caja es el regulador o controldel sistema. La función básica del regulador es controlar el proceso de carga y descarga del sistema y, con esto, proteger la batería contra una sobrecarga y descarga profunda. Estas funciones son fundamentales para un buen funcionamiento y larga vida útil del sistema.C omo se mencionó anteriormente, hay dos situaciones criticas, quedeberíamos evitar para asegurar una la sobrecarga de la batería por parte del panel solar y segundo, la descarga profunda de la batería debido a unbuena operación del sistema: primero, consumo excesivo. 29
  28. 28. ¿Que pasaría, por ejemplo, si el panel carga todos los días la batería, pero no hay consumo? Se produciría una sobrecarga. Al contrario, ¿qué pasaría, si descargamos la batería en forma excesiva, es decir si conectamos mas artefactos al sistema o si dejamos operar los consumos por mucho tiempo? Se produciría una descarga profunda. Ambos casos dañarían a la batería y podrían reducir su vida útil. ¿Qué hace entonces el regulador y cómo funciona? ? I nternamente, el regulador es un control electrónico, que mide el voltaje de la batería. Si el regulador observa un voltaje elevado, reduce o corta la corriente de carga del panel, impidiendo un aumento del voltaje y evitando la sobrecarga de la batería. Cuando el regulador observa, en cambio, un voltaje de la batería con valores bajos, desconecta automáticamente los consumos de la batería, evitando así una descarga profunda. Esto puede ocurrir en horas de poca radiación o de noche. Una vez recuperada y recargada la batería por el panel solar al día siguiente, el regulador reconecta el consumo. Cabe destacar, que los artefactos permanecen desconectados hasta que se recupere la batería. Durante el proceso de recarga del panel solar, sube el voltaje de la batería. Durante el proceso de descarga por los consumos, baja el voltaje de la batería. El regulador nos informa a través de sus luces de control, cuál es el estado actual del sistema. (ver módulo N°3)30
  29. 29. Los artefactos de consumo F inalmente, todos los aparatos y artefactos eléctricos, queconsumen energía eléctrica y la Hay que tener un especial cuidado en la selección de los aparatos eléctricos para aprovechar la energía eléctricaconvierten en trabajos útiles, son producida por el panel solar lo mejortambién parte del sistema. En nuestro posible.caso de electrificación básica Dado que nuestro sistema fotovoltaicocontemplamos principalmente con batería es un sistema que trabajaconsumos para cubrir las necesidades en corriente continua con un voltajebásicas, dentro de las cuales destacan: nominal de 12 Volt, los consumosla iluminación y la operación de radio también deben tener estay televisión. característica.La mayoría de los aparatos eléctricos,tiene una pequeña placa o etiquetaque entrega alguna informaciónbásica sobre el consumo de esteaparato. Normalmente se indican lossiguientes datos:a) Voltaje: es el valor del voltaje eléctrico Para la red eléctrica, este valor es de 220 Volt, corriente alterna, c.a. En nuestros sistemas fotovoltaicos individuales, este valor es de 12 Volt, corriente continua, c.c.b) Corriente: es el valor de la corriente de consumo en Ampere.c) Potencia: es el valor de la potencia eléctrica de consumo en Watt, este valor es el producto entre el voltaje y la corriente. 31
  30. 30. EjemploUn televisor muestra en su placalos siguientes datos: Marca: Perfecta Modelo: Tele5 Nº de serie: 4 87506 346 12 V 2AEstos datos indican lo siguiente: El voltaje del aparato es de 12 Volt; La corriente de consumo es de por lo tanto, es un aparato para 2 A, por lo tanto, podemos corriente continua con un voltaje calcular la potencia eléctrica nominal de 12 Volt. de consumo de 2 A x 12 V = 24 Watt.Esto significa, que este equipo consume en operación una corriente eléctrica de2 A, que equivale a una potencia eléctrica de consumo de 24 Watt.Para determinar, finalmente, la energía eléctrica que consume este televisor,debemos considerar el factor tiempo: es decir, las horas de operación.Si asumimos una operación de, por ejemplo, 3 horas, podemos calcular la energíaeléctrica con la siguiente fórmula: Energía = Potencia x Tiempo = 24 Watt x 3 horas = 72 Watt horas ó 72 WhEs decir, en 3 horas de operación, este televisor consume una energía eléctricade 72 Wh.32
  31. 31. Equipos de protecciónC on los voltajes comunes de sistemas fotovoltaicos para viviendas de típicamente 12 V no hay peligro de tener un choque eléctrico, por lo tanto,los sistemas de suministro de bajo voltaje son relativamente seguros.Sin embargo, esta seguridad no debe inducir a un descuido total, especialmentecon relación a las baterías, donde se almacenan grandes cantidades de energía.Si se hace un cortocircuito, por ejemplo durante la instalación, por descuido ópor una falla en uno de los aparatos e interruptores, la batería entregaextremadamente altas corrientes. Como consecuencia, los cables se calientane incluso, pueden fundirse con el peligro de incendio o accidente personal. Por lo tanto, en todos estos sistemas se debe instalar por lo menos un fusible en el cable de la batería. Este fusible se quema en caso de un cortocircuito. De esta manera, se desconecta la batería y se evita una descarga peligrosa. Adicionalmente, se deben instalar fusibles de protección en cada línea ó circuito de consumo. 33
  32. 32. La capacidad del sistema Y a hemos aprendido algo sobre el funcionamiento del sistemafotovoltaico y sus componentes y la capacidad de nuestro sistema fotovoltaico, es decir, cuánta energía eléctrica tenemos disponible, cuántaconocemos algunos parámetros electricidad podemos realmentebásicos de voltaje, potencia y energía. consumir. Esta capacidad depende deLo que deberíamos saber también es varios factores; a saber: El tamaño del sistema fotovoltaico: un panel solar grande produce más electricidad que un panel solar chico. La cantidad de radiación solar disponible: en los meses de verano, con más sol, hay también más electricidad disponible que en los meses del invierno. El lugar geográfico en que nos encontramos: el panel solar produce más electricidad en aquellas regiones del país que cuentan con más radiación solar en el año. Las regiones ubicadas más en el norte disponen de más radiación solar que las regiones ubicadas en el sur.Revisemos este ejemplo, para aplicar lo que hemos aprendido:Considerando un panel con una potencia máxima de 50 Watt en un lugar en laIV Región, la cantidad de energía eléctrica disponible es de 210 Wh/día en elverano. Esto significa que en la IV Región, durante el verano, podemos consumir un total de 210 Wh cada día para todos los consumos en la casa. El mismo panel entrega, por ejemplo durante el invierno un valor de 150 Wh/día.Debemos destacar, que la cantidad de energía eléctrica disponibledepende del tamaño del panel solar y de la radiación solar disponible enel lugar.34
  33. 33. Antes de continuar con el siguiente módulo, te pedimos hacerla siguiente tarea:Por favor, describe tu sistema y los componentes que contieney anota la cantidad de energía eléctrica, que puedes consumirdiariamente. Panel: Batería: Luces de control del regulador: Cantidad de energía eléctrica disponible: En Verano: Wh/día En Invierno: Wh/día 35
  34. 34. ANEXOHagamos, primero, un sencillo ejercicio que nos ayudará a entender el conceptode energía eléctrica.Tomemos una varilla de plástico (por ejemplo, un lápiz) y un trozode tela ó toalla de papel. Frotemos la varilla con el papel yacerquémosla a algunos pedazos de papel picado.¿Ya lo hizo? ¿Vio lo que pasó? La varilla atrajo el papel. Acabausted de observar un fenómeno eléctrico de la materia. ? ¿Por qué el lápiz de nuestro ejercicio atrajo el papel?Toda la materia, como el papel y el lápiz, la toalla de papel pasaron a ella y, comoestá compuesta por partículas muy consecuencia, aumentó la cantidad depequeñas, que poseen carga eléctrica. cargas eléctricas en ésta. Por ello, podemosEsta carga puede ser positiva o negativa. decir que la varilla quedó cargadaUn principio básico en electricidad señala negativamente. Al contrario, el papel deque las cargas eléctricas de igual signo se toalla quedó cargado positivamente. Dadorepelen, mientras que las cargas eléctricas que las cargas eléctricas de distinto signode distinto signo se atraen. se atraen, la varilla puede atraer los recortes de papel.A partir de estos elementos podemosexplicar lo que observamos en nuestro Esto mismo se puede ver en fenómenosejercicio: naturales. Por ejemplo, durante las tormentas eléctricas, algunas nubes hanInicialmente, la varilla y el trozo de toalla acumulado grandes cantidades de cargasde papel eran eléctricamente neutrales, positivas, mientras que otras tienen tambiénvale decir que ambos poseían la misma grandes cantidades de cargas negativas.cantidad de cargas eléctricas positivas y Los rayos, que poseen una enorme cantidadnegativas. Cuando frotamos la varilla, de energía, son descargas de estas nubesalgunas partículas con cargas negativas de entre sí mismas ó entre las nubes y la tierra.36
  35. 35. Conceptos y magnitudes eléctricasSi en un material o en un aparato se logra separar las cargas eléctricas en positivasy negativas, aparece una fuerza de atracción entre las distintas cargas. Esto sellama voltaje o tensión eléctrica. Si la acumulación de cargas aumenta,aumentará también la fuerza de atracción y diremos, que el voltaje ha aumentado. El voltaje se mide en Volt (V) y se simboliza por la letra V.Las cargas eléctricas y partículas, sobre las cuales se ejerce esta fuerza, puedenponerse en movimiento, lo que se llama corriente eléctrica. Es decir, lacorriente eléctrica es igual a un movimiento de partículas con cargas eléctricas. La cantidad de corriente eléctrica se mide en Ampere (A) y se simboliza por la letra INo toda la materia tiene igual comportamiento eléctrico. Hay elementos, comopor ejemplo los metales, que facilitan el movimiento de cargas eléctricas, de loscuales se dice que son buenos conductores de electricidad. Hay otroselementos, en cambio, que casi no permiten el movimiento de las cargas. Aestos materiales se les denomina aislantes. Algunos ejemplos de ello son: elvidrio, la goma y el plástico.Para que entendamos lo que es la energía eléctrica, tratemos de compararla conel flujo de agua a través de una cañería. Abriendo la llave, hay un flujo de agua desde el estanque a la turbina. 37
  36. 36. c) d) a) b) Presionando el interruptor, hay una corriente eléctrica desde el panel solar al ventilador. Altura del estanque ó presión de agua = Voltaje eléctrico Flujo ó caudal de agua = Corriente eléctrica Cañerías = Cables ó conductoresCircuito eléctricoBásicamente, un circuito eléctrico tiene cuatro componentes:a) La fuente de energía ó fuente c) El receptor: Es el elemento quede tensión: Es el elemento que consume la energía eléctrica para luegoentrega la corriente eléctrica, puede ser convertirla en trabajo útil, como es porun dínamo, un grupo electrógeno, un ejemplo, el funcionamiento depanel fotovoltaico, etc. lámparas, radios, etc.b) El conductor: elemento del d) El interruptor: Elemento a travéscircuito que sirve como camino a la del cual se permite o interrumpe el pasocorriente eléctrica. de la corriente eléctrica.38
  37. 37. Apliquemos esto al ejemplo anterior: supongamos que con el sistema fotovoltaicoalimentamos un ventilador. Cuando presionamos su interruptor se produce unflujo de partículas (cargas eléctricas ó electrones) desde el panel hacia el ventilador,lo que produce un trabajo útil, en este caso la ventilación. La fuerza que imponeeste movimiento es el voltaje eléctrico del panel solar.Para producir ventilación, necesitamos un aparato (elventilador) con algunas aspas, que se giran produciendoun flujo de aire. El ventilador, además de las aspas,cuenta con un pequeño motor, que consumeelectricidad o energía eléctrica y gira.El panel fotovoltaico es nuestra fuente energética:absorbe la energía solar, la convierte en electricidad; loscables, que transportan esta energía eléctrica al consumo,corresponden al conductor. El ventilador es el receptor.Potencia y energía eléctricaNecesitamos saber qué cantidad de energía eléctrica consumimos. Hay dosfactores que influyen en esto. Por un lado, el tamaño del receptor, y, por otro,el tiempo que lo mantengamos funcionando.Obviamente, un pequeño ventilador necesita poca energía eléctrica; un ventiladorgrande, con su motor grande, necesita más energía eléctrica. Por lo tanto,podemos decir, que algo relacionado con el tamaño del aparato influye en lacantidad de energía eléctrica que consumimos.Esto es la potencia eléctrica, cuya unidad básica es el Watt ( W ). La potenciaeléctrica se simboliza con la letra P y se calcula multiplicando el valor del voltaje ,eléctrico por el valor de la corriente eléctrica, es decir: Potencia = Voltaje x Corriente ( P = V x I) 39
  38. 38. El segundo aspecto importante es el tiempo ó las horas de operación del aparato:si dejamos funcionar el ventilador algunos minutos, el ventilador consume pocaenergía eléctrica. Al contrario, si el ventilador funciona todo el día, se consumemucha más energía eléctrica. Por lo tanto, el tiempo influye directamente en lacantidad de energía ó electricidad que consumimos. Cuando multiplicamos la potencia eléctrica por las horas de operación, obtenemos el valor de la energía eléctrica, que se simboliza con la letra E y cuya unidad básica es Wh (Watt hora) Energía = Potencia x Tiempo Retomemos ahora nuestro ejemplo del ventilador y apliquemos estos conceptos: El valor de la potencia eléctrica del ventilador se entrega normalmente en una pequeña placa o etiqueta en el aparato. Esta es una información que nos entrega el fabricante. Asumimos, que en la placa encontramos un valor, que dice: Ejemplo Placa: 20 W Esto significa que la potencia eléctrica de este aparato es de 20 Watt. Si dejamosfuncionar el ventilador ahora por un tiempo de 1 hora, podemos calcular laenergía eléctrica de esta forma: Energía = Potencia x Tiempo 20 Watt x 1 hora 20 W x 1 h = 20 WhSi dejamos funcionar el ventilador ahora por un tiempo de 12 horas, podemoscalcular la energía eléctrica de esta forma: Energía eléctrica = Potencia x Tiempo 20 Watt x 12 horas 20 W x 12 h = 240 Wh40
  39. 39. ? ¿Qué pasa si tenemos un ventilador más grande?Veamos la placa: asumimos que la placa ahora nos dice que la potenciaeléctrica es de 40 Watt. Entonces, la energía eléctrica que consumimos ahora enel mismo tiempo de 12 horas es de: Energía eléctrica = Potencia x Tiempo 40 Watt x 12 horas 40 W x 12 h = 480 Wh Hemos observado, que tanto la potencia eléctrica como el tiempo ó las horas de operación determinan el consumo de energía eléctrica. En los siguientes capítulos aplicaremos nuestros nuevos conocimientos de electricidad... 41
  40. 40. Módulo 1II Operación y mantención del sistema fotovoltaico Uso eficiente de energía Como las celdas solares y las baterías son algo caras, debemos tener cuidado con los consumos que usamos con nuestro sistema. Ahora veremos cuáles son los consumos y artefactos más aptos en un sistema solar y cómo se pueden utilizar estos aparatos eléctricos óptimamente.42
  41. 41. Artefactos de consumoa) IluminaciónExisten diferentes tipos de lámparas, dentro de las cuales destacan principalmentelas ampolletas incandescentes y lámparas fluorescentes.Las ampolletas incandescentes son las lámparas más comunes y son de muybajo costo. Sin embargo, tienen la gran desventaja de consumir mucha energíaeléctrica, o sea, tienen una baja eficiencia.Veamos por qué ocurre esto: Cuando unaampolleta está encendida, produce mucho calor,puesto que la corriente eléctrica debe calentarun filamento dentro de la ampolleta hasta queestá incandescente y empieza emitir luz.Precisamente porque una gran parte de la corrienteeléctrica se usa para el calentamiento del filamentoes que las ampolletas incandescentes aprovechanmenos eficientemente la electricidad. Las lámparas incandescentes no son adecuadas para el uso en un sistema solar fotovoltaico. 43
  42. 42. Las lámparas fluorescentes son mucho más eficientes, puesto que una mayor parte de la energía eléctrica que consumen se transforma en luz. Una lámpara fluorescente es un tubo de descarga de gas y funciona normalmente con un voltaje de 150 V de corriente alterna de alta frecuencia. Para encender, requieren brevemente de un voltaje de encendido mayor. Para esto, necesitan un pequeño aparato especial, que se llama balasto. Este balasto es un pequeño artefacto electrónico que convierte la corriente continua del sistema fotovoltaico de 12 Volt, c.c. en corriente alterna de alta frecuencia. Existen dos formas de lámparas fluorescentes. El segundo tipo corresponde a una lámpara fluorescente El artefacto más compacta con el balasto tradicional es un tubo integrado en el zócalo. alargado con portalámparas y balasto. Lo importante es que las lámparas fluorescentes consuman sólo el 20% de la energía eléctrica que consume una ampolleta incandescente convencional, entregando la misma cantidad de iluminación y brillantez. Por ello, las lámparas fluorescentes de bajo consumo son las más adecuadas para el sistema fotovoltaico.44
  43. 43. b) Equipos de radio y televisiónHay una gran disponibilidad en el mercado de radios portátiles ytelevisores, construidos para ser usados con baterías de 12 Volt,corriente continua, que normalmente poseen un consumode energía eléctrica relativamente bajo. Se puedenencontrar indicaciones sobre el consumo eléctricoen la etiqueta del aparato ó bajo los datostécnicos del manual de operación.Los valores más comunes sobrela potencia eléctrica de estosartefactos son los siguientes: Radio portátil 12 Volt, 5 Watt Radio - Cassette 12 Volt, 15 Watt Televisor blanco y negro 12 Volt, 30 WattEstos artefactos son adecuados para la operación en un sistema solar fotovoltaico.c) Electrodomésticos, máquinas lavadoras, planchas, etc. Se caracterizan normalmente por su alto consumo de energía eléctrica y funcionan en la mayoría con corriente alterna de 220 Volt. El sistema solar no es capaz de suministrar la energía eléctrica necesaria para estos aparatos, por eso, no debe utilizarlos con un sistema fotovoltaico de electrificación básica. 45
  44. 44. d) RefrigeradoresEn el mercado se puede encontrar tantorefrigeradores en corriente alterna de 220 V, c.a.como en corriente continua de 12 V, c.c. Lapotencia eléctrica de estos aparatos no tienevalores tan altos; sin embargo, llegan a tener unconsumo de energía eléctrica muy elevado, dadoque funcionan de día y noche y se encienden yapagan automáticamente. A través de un ejemplo verificaremos si podemos usar estos aparatos con nuestro sistema: Supongamos que tenemos un refrigerador de 12 Volt en corriente continua, que tiene una potencia eléctrica de 90 Watt y que funciona en el día conun total de 6 horas encendidas. El consumo de energía eléctrica se puede calcularde la siguiente manera (Para recordar esto, vea el Módulo Nº 2): Energía eléctrica = Potencia x Tiempo = 90 Watt x 6 horas = 540 WhAhora ya sabemos que el consumo diario de este refrigerador es de 540 Watt-horas cada día.Comparemos este valor de consumo con la capacidad de nuestro sistemafotovoltaico (Revise el Módulo Nº 2, sí ha olvidado algo).Como usted mismo puede ver, estos equipos no son adecuados para la operaciónen un sistema fotovoltaico de electrificación básica.46
  45. 45. Operación del sistema fotovoltaico Ahora que ya conocemos cómo funciona un sistema solar y sabemos también las características de los diferentes consumos, podemos, aprender cómo operar este sistema solar.a) Determinación del consumo adecuado En el Módulo Nº 2 aprendimos algo sobre la capacidad del sistema fotovoltaico, es decir, cuánta energía eléctrica tenemos disponible en el día. Esto depende, como se mencionó, principalmente de la cantidad de radiación solar disponible en el lugar y del tamaño del generador solar. Claro que un generador fotovoltaico, con una potencia máxima de 75 Watt peak, produce más electricidad que un generador fotovoltaico de, por ejemplo, 40 Watt peak. Si ahora sabemos cuánta energía eléctrica tenemos disponible en nuestro sistema, deberíamos solamente aprender a distribuir esta electricidad adecuadamente a los consumos que tenemos en la casa . 47
  46. 46. Veamos un ejemplo y tomemos los datos de tu sistema:(Revise el Módulo Nº 2, si ha olvidado algo)Por favor, describe tu sistema y los componentes que contieney anota la cantidad de energía Panel: Batería: Luces de control del regulador:¿Cómo podemos operarentonces nuestro sistemafotovoltaico? Cantidad de energía eléctrica Hagamos un listado de disponible: nuestros consumos Revisemos la potencia En Verano: Wh/día eléctrica en la etiqueta del equipo Determinemos las horas de operación de cada En Invierno: Wh/día48
  47. 47. SITUACIÓN DURANTE EL INVIERNO - Disponible: Watt-horas cada día) Artefacto Potencia eléctrica Horas de Energía eléctrica en Watt operación en WatthorasLámpara No.1:CocinaLámpara No.2:Comedor – estarLámpara No.3:DormitorioLámpara No.4:BañoRadioTelevisorConsumo total: ? 49
  48. 48. Veamos ahora, cuál será el consumo en nuestra casa durante los meses delverano, donde, gracias a la alta radiación solar, tenemos más energía eléctricadisponible. SITUACIÓN DURANTE EL VERANO - Disponible: Watt-horas cada día) Artefacto Potencia eléctrica Horas de Energía eléctrica en Watt operación en Watthoras Lámpara No.1: Cocina Lámpara No.2: Comedor – estar Lámpara No.3: Dormitorio Lámpara No.4: Baño Radio Televisor Consumo total:50 ?
  49. 49. Revisa tu cálculo:Si los datos calculados de los consumos diarios en verano y en el invierno soniguales o menor que la capacidad del sistema, operamos bien el sistema. Alcontrario, si estos datos sobrepasan la capacidad, deberíamos reducir el consumodiario.Este es sólo un ejemplo y cálculo; en realidad, cada usuario tiene su perfil deconsumo, que puede variar de día a día. El valor del consumo disponible es unvalor promedio. Esto significa que pueden haber días con menos consumo ytambién días con más consumo. Lo importante es, para garantizar una seguray confiable operación del sistema, no sobrepasar en el promedio este consumodisponible.Regla general: Haga uso de las lámparas y otros equipos sólo el tiempo necesario !b) Operación del sistema fotovoltaico y función del regulador Cumpliendo con las sugerencias anteriores sobre el consumo adecuado de energía eléctrica en nuestro sistema fotovoltaico, tendremos un suministro confiable de electricidad básica para muchos años. Sin embargo, es posible que se den las siguientes situaciones anormales de consumo: Caso 1: No hay consumo de energía eléctrica, ya que la familia, por ejemplo, no está en su casa (vacaciones, viajes, etc.). Caso 2: Hay un consumo excesivo de energía eléctrica, sobrepasando los valores indicados. 51
  50. 50. ¿Qué pasa en estos casos y que deberíamos hacer? Caso 1: No hay consumo de energía Esta situación no supone riesgo alguno en la operación y sustentabilidad del sistema fotovoltaico. Como mencionamos en el Módulo Nº 2, el regulador del sistema cumple, entre otras funciones, el papel de evitar una sobrecarga de la batería. Si no contáramos con este regulador y además no hubiera consumo por parte de los artefactos, la batería sufriría de una sobrecarga, quizás por algunos días y/ó semanas, con probables daños y una reducción de la vida útil del sistema. Lo que usted debe recordar en estos casos, es: no desconectar la batería y no desconectar el fusible del sistema. Caso 2: Hay consumo excesivoUn consumo excesivo de electricidad dañaría labatería y reduciría drásticamente su vida útil.También explicamos en el Módulo Nº 2, que lasegunda función principal del regulador es evitaruna descarga profunda de la batería. Para ello, elregulador corta el suministro de electricidad y dejadesconectada la batería con los circuitos deconsumo.52
  51. 51. Este corte de suministro dura hasta que la batería pueda recuperarse, es decir,hasta que pueda ser recargada por el panel fotovoltaico. Dependiendo de laradiación solar en este momento, la recuperación del estado de carga de labatería puede durar entre 1 y 2 días. Una vez recargada la batería, el regulador reconecta los circuitos de consumo al sistema. Sin embargo, es recomendable, reducir el consumo en los próximos días y, de esta manera, facilitar una recarga completa de la batería. En el caso de corte de suministro, no se debe conectar ningún artefacto eléctrico directamente a la batería y puentear el regulador. Esto no permitiría una recarga adecuada de la batería y podría causar daños al equipo y reducir su vida útil. No existe ningún problema de confiabilidad y sustentabilidad del sistema solar si este corte ocurre algunas veces en el año. Pero, un corte de suministro frecuente significaría un sobreconsumo permanente y el sistema no tendría la posibilidad de recuperarse. La vida útil de la batería bajaría drásticamente. 53
  52. 52. Mantención del sistema fotovoltaico Como cualquier sistema técnico, también nuestro sistema fotovoltaico y sus componentes necesitan una mantención. Si tienes, por ejemplo, un vehículo ó una camioneta, sabes que se debe cambiar el aceite del motor, se debe revisar la presión del aire en los neumáticos, etc. La mantención del sistema fotovoltaico se realiza en dos niveles: Mantención técnica, efectuada por un técnico en forma periódica, normalmente una vez al año Mantención básica, que puede realizar cada usuario.54
  53. 53. La mantención básica es bastante simple y contempla las siguientesactividades: Panel fotovoltaicoLimpiar periódicamente el panel fotovoltaicocon un paño seco, cada semana. En caso demanchas, use un paño húmedo y abundanteagua. Limpie siempre de arriba hacia abajo.No utilice ningún tipo de jabón ni detergentesporque sus partículas pueden rayar el vidrio.No limpie los paneles con luz solar intensa.Cuando el tiempo está muy claro o con pocasnubes, limpie sólo a primera hora de lamañana o al atardecer, cuando el sol estébajo. Antes de limpiar el panel cuida tuseguridad personal. Evitar sombras sobre el panel por árboles. Una sombra, por muy pequeña que sea, causará menor producción de electricidad. 55
  54. 54. Batería En el caso de utilizar una batería con electrolito líquido: Revisar el nivel del líquido en todas las celdas, una vez al mes. El nivel debería estar aproximadamente 1 cm por encima de las placas, pero no completamente llenas. Solamente rellene las celdas con agua destilada. Si es necesario, hay que limpiar los bornes de la batería. En el caso de utilizar una batería con electrolito líquido de libre mantención, el control del nivel del electrolito debería hacerse una vez al año, normalmente por el técnico responsable de mantención.En caso de utilizar una batería sellada con electrolito de gel: no serequiere mantención. ReguladorRevisar las luces de control del regulador Existe una gran variedad de reguladores en el mercado. Comúnmente, las luces de control entregan la siguiente información: Luz verde: estado normal, el panel está cargando la batería. Luz roja: la batería está descargada por sobreconsumo y los circuitos de consumo están desconectados.56
  55. 55. Instalación y alambrado Verificar las conexiones del sistema, vea que todas las conexiones del sistema estén bien firmes, (cables, terminales de conexión, bornes, interruptores, enchufes) Artefactos e interruptores Verificar el funcionamiento de cada uno de los artefactos de consumo mediante accionamiento de la palanca o botón de switchLimpiar periódicamente, cada 3 meseslos tubos de las lámparas y losreflectores si existen. Utilice siempre unpaño seco.Reemplazar los tubos fluorescentes encuanto aparezcan anillos de colornegro en sus extremos. 57
  56. 56. Lo que no debes hacer con tu sistema y componentes: 1 NO echar piedras al panel, lo que en algunos casos ha resultado como juego especialmente de niños. 2 NO desconectar el regulador y NO conectar los consumos directamente a la batería.58
  57. 57. 3NO conectar otrabatería, bajoninguna forma deconexión a labatería del sistema,ni tampoco cambiarla batería instalada. NO conectar otros 4 equipos al sistema sin avisar al técnico responsable. NO cambiar las 5 instalaciones y cableado en la casa. 59
  58. 58. Recomendaciones en caso de fallas Considerando una operación y mantención, como explicado en los Capítulos anteriores, el sistema fotovoltaico trabaja confiablemente por muchos años. Sin embargo, pueden ocurrir fallas técnicas de componentes, en este caso deberíamos generalmente avisar al técnico responsable para revisar el sistema. Para localizar e identificar una falla, podemos hacer lo siguiente: No funciona ninguno de los consumos Caso 1: Paso 1: Revise las luces de control del regulador. Si el regulador indica un corte de consumo, hubo un sobreconsumo (Revise en este mismo Módulo las páginas 52 y 53)60
  59. 59. Paso 2:Si no hay un corte por parte del regulador, revise el fusible principal Si no hay un corte del regulador por razones de sobreconsumo, revise nuevamente las luces de control del regulador (vea la página 35 de este libro) y revise los automáticos de la caja de control. Apague los automáticos algunos momentos y encienda los automáticos nuevamente.Si el problema persiste, avise al técnico. Paso 3:Si no hay ningún fusible quemado, revise las instalaciones y alambrado.Si no se detecta ningún cable, borne, etc. suelto, avise al técnico. Una lámpara no funciona.Caso 2: Paso 1: Cambié la lámpara por una lámpara de otra habitación. Si funciona ahora, la lámpara anterior era la defectuosa. Nota: antes de cambiar la lámpara debes apagar el automático en la caja de control. Paso 2:Si tampoco funciona la segunda lámpara,revise las conexiones y avise al técnico. 61
  60. 60. Riesgos y aspectos de seguridad Como ya se mencionó en el Módulo Nº. 2, los sistemas fotovoltaicos en 12 Volt, corriente continua, son relativamente seguros. Sin embargo, deberíamos cuidar especialmente la batería, dado que se almacenan grandes cantidades de energía en este equipo. En caso de un cortocircuito, la batería libera una enorme cantidad de corriente eléctrica, con la consecuencia, que se calientan los cables e incluso pueden fundirse con el peligro de un incendio o accidente personal. Fundamental es, por lo tanto, la instalación de un fusible de protección cerca de la batería. Además, se debe instalar la batería en una caja cerrada para evitar contactos con los bornes y eventuales cortocircuitos. La caja debería tener algunas perforaciones para facilitar una leve ventilación.62
  61. 61. En la actualidad, la mayoría de las instalaciones fotovoltaicasdomésticas utiliza baterías selladas, pero también seencuentran sistemas con baterías con electrolitos líquidosy tapas no selladas.La mantención de este último tipo de baterías requiere elcontrol del nivel del electrolito y, en casos necesarios, hayque rellenar las celdas de la batería con agua destilada.Dado que el electrolito está compuesto por ácido sulfúrico,hay que tener un especial cuidado en este trabajo de mantención, utilizando guantes y gafas de seguridad. Este tipo de trabajo hay que realizar con la ausencia de niños. Si el ácido de la batería entra en contacto con su piel o con la ropa, lávese inmediatamente con agua y jabón. Si el ácido entra en contacto con los ojos, lávese los ojos inmediatamente con abundante agua fría durante al menos 15 minutos y busque atención médica. 63
  62. 62. Módulo IV Sustentabilidad, gestión y administración Ahora que ya conocemos algunos aspectos técnicos respecto de los sistemas fotovoltaicos (qué es la radiación solar, cómo funcionan los sistemas fotovoltaicos, cómo podemos operar este sistema y cuál es la mantención más adecuada de él) aprenderemos elementos básicos sobre gestión y administración de un proyecto de electrificación y conoceremos algunos aspectos económicos referidos a los sistemas fotovoltaicos.64
  63. 63. Gestión y operación sustentable ? ¿Qué significa gestión y operación sustentable en el marco de un proyecto de electrificación rural? Cuando un sistema fotovoltaico logra funcionar durante muchos años y entrega sin problemas los servicios de electrificación básica, hablamos de una operación sustentable.Para que ello sea posible, no basta que noshayan instalado un sistema fotovoltaico consus equipos en nuestra casa.También debemos considerar otros elementos,que permiten que su operación seasustentable. Entre estos elementos destacan: Entregar nuevos conocimientos a los usuarios (capacitación). Organizar e implementar un sistema de mantención. Organizar e implementar un esquema de reposición de componentes. Organizar e implementar un sistema tarifario, es decir, tener disponible recursos para la compra e instalación de componentes y reparaciones futuras. 65
  64. 64. Para poder llevar a cabo las acciones anteriores, se necesita diseñar una estrategia de gestión del proyecto. Usemos un ejemplo para entender lo que hemos planteado: Se instaló un sistema fotovoltaico en una casa, que funcionó bien durante el primer año, pero, al cabo de 14 meses, falló el regulador y la casa quedó sin luz. ? ¿Cómo podemos enfrentar este problema? Situación 1: No hay estrategia de gestión en el proyecto: Un contratista instaló el sistema, pero nada más. ¿Qué pasaría en este caso? La familia no tiene conocimientos adecuados. La familia no sabe dónde comprar y conseguir un nuevo regulador. La familia no dispone de recursos suficientes para la compra. Ante esto, lo más seguro es, que conectaría el panel solar directamente a la batería; igualmente, conectaría los consumos también directamente a la batería. Pero, si recordamos lo que vimos en capítulos anteriores, sabemos que esto funcionaría por un tiempo bastante reducido, porque la batería quedaría desprotegida tanto frente a la sobrecarga como a la descarga profunda y, como consecuencia, dejaría de funcionar dentro de los próximos 12 meses. Este es un ejemplo de un proyecto no sustentable, pues no se han considerado los aspectos necesarios para asegurar una operación confiable y sustentable.66
  65. 65. Situación 2: El proyecto cuenta con una estrategia de gestión que asegura la operación sustentable del sistema. En este caso, cuando la familia se enfrenta al mismo problema, tiene suficientes conocimientos para primero identificar la falla y, segundo, saber hacer los pasos adecuados para solucionar este problema. En este ejemplo de un proyecto sustentable, conocería al técnico responsable de mantención y le avisaría sobre su situación. El técnico revisaría el sistema y, en caso necesario, cambiaría el regulador por un equipo nuevo. ¿Cuáles son los actores que deben participar de ? una estrategia de gestión para la operación sustentable en un proyecto de electrificación rural?Una estrategia de gestión para una operaciónsustentable en un proyecto de electrificaciónbásica requiere de la participación de variaspersonas y actores, cada uno con su rol yresponsabilidades bien definidas: Los usuarios, responsables para la operación y mantención básica de sus sistemas. El proveedor y contratista de instalación, que entrega los equipos necesarios e instala los sistemas, dejándolos operativos y funcionando. 67
  66. 66. El organismo de ejecución y de coordinación, es la entidad que planificó y diseñó el proyecto y coordina todas las actividades necesarias. Aquí juegan un rol importante el Estado, los Gobiernos Regionales y las Municipalidades Rurales. Asistencia técnica, es la entidad reponsable de la mantención técnica de los sistemas y la reposición de componentes a lo largo del proyecto. Esta responsabilidad la puede asumir la empresa contratista o también el organismo ejecutor del proyecto a través de las Municipalidades, Juntas Vecinales y Comites Eléctricos de las localidades involucrados. Para cada proyecto específico hay que organizar e implementar este programa de mantención. Aspectos económicos, vida útil y sistema tarifario Un aspecto de gran relevancia en un proyecto de electrificación es el componente económico: la determinación de los costos involucrados y su financiamiento. Ahora veremos algunos de sus aspectos.68
  67. 67. En primer lugar, necesitamos saber cuáles son los costos de unsistema fotovoltaico y cuál es su vida útil: Costo típico del sistema fotovoltaico y vida útilTodos los sistemas de energías renovables tienen: Un alto costo inicial de inversión e implementación, puesto que los equipos del sistema (principalmente el panel fotovoltaico, la batería, etc.) son caros. Un bajo costo de operación y mantención, puesto que, una vez instalado, el sistema trabaja para muchos años. La operación y la mantención del sistema son bastante sencillas, por lo que los costos de operación y mantención son bajos.Es importante que sepamos cuál es la vida útil delsistema y de sus componentes. Si bien, en general,todos ellos tienen una larga vida útil, existenvariaciones entre uno y otro.Veamos en la siguiente tabla algunosdatos sobre la vida útil y el costoaproximado de los componentes deun sistema solar:Componente Vida útil Costo aproximadoPanel fotovoltaico, 50 W 25 años $ 250.000Batería solar, 100 Ah 7 años $ 100.000Batería automotriz, 100 Ah 2 años $ 35.000Regulador 10 años $ 45.000Lámpara de bajo consumo 6 años $ 15.000 69
  68. 68. Costo típico de un sistema convencionalUn sistema convencional, como por ejemplo un grupo electrógeno, tiene,a diferencia de un sistema fotovoltaico: Un bajo costo inicial de inversión e implementación, ya que el precio del grupo electrógeno es relativamente bajo. Un alto costo de operación y mantención, porque, una vez instalado, el sistema necesita continuamente combustible y mantención. Además, se debe considerar una vida útil del equipo convencional bastante reducida: normalmente entre 2 – 3 años.70
  69. 69. Sistema tarifario $ Como vimos, cada uno de los componentes del sistema fotovoltaico tiene una vida útil diferente, aunque de varios años. Pese a ello, en algún momento deberemos reemplazar algún componente. Por ejemplo, las lámparas, que tienen una vida útil de 6 años, deben ser reemplazadas luego de ese período. Lo mismo pasará con la batería y los otros equipos. Por eso, se necesitará recursos para la compra de los nuevos equipos y su instalación. Además, se debe hacer una mantención técnica especializada de los sistemas una vez al año, lo que también implica un costo. Como consecuencia, una operación sustentable y mantención adecuada de los sistemas debe contemplar la disponibilidad de recursos para cubrir estos costos. ¿De dónde vienen estos recursos? ? La forma más adecuada y más utilizada para esto es la implementación de un sistema tarifario, en que participan todos los usuarios del proyecto. Se paga, por ejemplo, una cuota mensual para cubrir todos estos costos relacionados con la mantención yreposición de componentes a lo largo del proyecto.La entidad responsable de la mantención de los sistemas es también el organismoque se hace cargo del manejo de estos recursos. Según el modelo de gestiónespecífico, podría ser una empresa privada que esté a cargo de la mantencióno un comité eléctrico, por ejemplo de una Junta de Vecinos, que maneje estosrecursos a través de una cuenta de ahorro. 71
  70. 70. Responsabilidad de operación de cada usuario Seguramente, los temas que hemos abordado en este Módulo, han ayudado a comprender que un proyecto exitoso de electrificación rural no consiste solamente en la instalación de algunos equipos, sino es un conjunto de varias medidas, que aseguran un buen funcionamiento del sistema. Cada usuario tiene aquí un rol fundamental y debe asumir su responsabilidad: Cuidar su sistema, los equipos en su casa y la instalación Operar el sistema adecuadamente Realizar los trabajos de mantención básica Aceptar la necesidad de un sistema tarifario y participar en esto Asumiendo esta responsabilidad, el proyecto de electrificación será confiable y sustentable.72

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