Desde hace ya varias décadas, la energía solar fotovoltaica ha conseguido un papel protagónico entre las posibilidades existentes para generar energía eléctrica. Aunque en muchas aplicaciones es superada en varios aspectos por la energía obtenida del viento o del represamiento de agua, no cabe duda de que en muchas otras resulta ser la única posibilidad viable. Igualmente, es necesario mencionar que como recurso, aunque sea intermitente, su disponibilidad está mucho más garantizada al largo plazo que la de los recursos fósiles o de las mismas fuentes de agua para las represas, como ya se ha constatado en Colombia en más de una oportunidad. Esto ha permitido, que a un costo relativamente elevado, esta tecnología se haya difundido mundialmente.
Tal y como señala Robert Hebner, profesor investigador de la Universidad de Texas en su artículo The power grid (2017), publicado en la revista Spectrum del IEEE (Reconocida asociación mundial de las ingenierías eléctrica y electrónica), el mundo está cambiando el modelo energético convencional que involucra generación centralizada, transmisión en grandes distancias y transformación localizada, por un modelo flexible que integra la generación distribuida. Esta tendencia está justificada en el hecho de que la tecnología electrónica compacta, inteligente y flexible desarrollada en las últimas décadas permite generar energía más cerca de los usuarios y su costo relativamente alto se ve compensado con la reducción de las pérdidas de transmisión y transformación.
La generación basada en energía solar instalada globalmente ha crecido en más de veinticinco veces en la última década, mientras que la generación eólica ha crecido en cerca de seis. Aunque la generación actualmente instalada en energía eólica es cerca de dos veces la de la energía solar, las diferentes alternativas en dimensiones y tecnología para el uso de instalaciones fotovoltaicas promete que esta brecha se irá cerrando en el corto plazo.
En los Estados Unidos, California y Hawaii son los estados con mayor penetración de los sistemas de generación fotovoltaica. En Hawaii la red instalada produce 140 megavatios de potencia pico, sirviendo a unos 51.000 clientes. Los sistemas instalados son denominados de autoconsumo, su principal elemento es un microinversor, que tiene la función de convertir la energía producida por el panel solar en DC (Corriente Directa) a una señal AC (Corriente Alterna) que sea compatible con la red eléctrica distribuida. A diferencia de otros sistemas, este no realiza almacenamiento de energía, y por ello se considera un sistema más limpio al no hacer uso de bancos de baterías, lo cual también prolonga significativamente su vida útil (St. John, 2015).
El desarrollo tecnológico de los microinversores en los últimos años ha permitido, además de reducir su costo, mejorar la estabilidad del sistema de suministro, es decir el sistema inyecta la energía producida a la red sin perturbaciones significativas y se desconecta del sistema si la radiación solar no es suficiente, así el usuario dispone de un suministro constante de energía. Empresas como Emphase y Aurora ofrecen microinversores, que dependiendo de la potencia generada tienen precios que oscilan entre los 300 y los 400 USD, lo cuales son compatibles con nuestra red eléctrica.
Caso de Hawaii y microinversores
Nos cuenta St. John (2015) que un paso más adelante de los sistemas de autoconsumo, permanentemente conectados a la red eléctrica, se encuentran las microrredes fotovoltaicas que cuentan con la capacidad de funcionar en modo isla, y pueden ser autónomas, debido a su capacidad de desconectarse de la red. Actualmente, estas microrredes son consideradas como modelos de negocio que benefician a las personas y sus comunidades mientras se reduce el impacto de la generación de energía eléctrica en el medio ambiente, según lo señala Elisa Wood, editora en jefe de microgridknowledge.com en su artículo Solar is good, solar microgrids is better (2016). Las microrredes pueden integrar más de un medio de generación basado en energías renovables, lo que potencia su utilización.
Otra mirada sobre la generación fotovoltaica como fuente de alimentación, son las aplicaciones de bajo consumo energético que incluyen pequeños paneles solares que distribuyen su potencia hacia una carga específica y una batería, normalmente de baja capacidad, para respaldar el funcionamiento del dispositivo en condiciones de ausencia de luz solar, como interiores de edificios o durante la noche. Muchas de estas aplicaciones se han comercializado y popularizado, gracias a características como su portabilidad, flexibilidad y costo, tal es el caso de linternas, radios, repetidores de internet Wifi, juguetes y cargadores de teléfonos celulares.
No obstante, unas de las aplicaciones de bajo consumo más beneficiadas de la energía solar han sido las herramientas de monitoreo de agricultura de precisión, en las que la energía necesaria para su funcionamiento en el desarrollo de tareas de tele-medición es producida por un pequeño panel solar. Un claro ejemplo es la iniciativa AgroSensor de estudiantes y profesores del programa de Ingeniería Electrónica, en la que múltiples micro-estaciones alimentadas por paneles solares adquieren información sobre el entorno de los cultivos y la transmiten por medio de la telefonía 3G a una base de datos en la nube; así, los agricultores monitorean sus cultivos como si fueran pacientes de un hospital y toman acciones tempranas en caso de requerirse.
Iniciativas como Solar Sharing o Doble Generación desarrolladas en Japón proponen incluso que la misma superficie de siembra de los cultivos pueda utilizarse para ubicar estaciones de generación solar y que ambas tareas pueden coexistir en el mismo espacio sin afectarse entre sí (Movellan, 2013)
Estas propuestas pretenden optimizar el espacio de manera que los cultivadores no solo puedan comercializar sus productos agrícolas, sino que adicionalmente auto-generen la energía consumida por sus aplicaciones agrícolas y hasta puedan, vender la energía restante generada a sus vecinos o empresas energéticas de la región.
Por el momento, en la región se encuentran diferentes sistemas que usan fuentes de energía solar, generalmente sistemas de bajo consumo. Por ejemplo, en carreteras interdepartamentales se usan para alimentar teléfonos de emergencia, radares de velocidad vehicular y señalizaciones de las vías; son sistemas que ya vemos, por ejemplo, en la Ruta del Sol. Otros sistemas se usan para extracción de agua para ganadería extensiva. La Universidad de Ibagué cuenta con dos instalaciones fotovoltaicas de autoconsumo, una de 6 kWp (de inversor central) y otra de 500 Wp (de microinversores) con las cuales se reduce la energía demandada de la red a la vez que se analizan dos tecnologías comerciales diferentes desde la investigación.
Pensar en un futuro en el que gran parte de los elementos que utilizamos día a día hagan uso de la luz solar como fuente de energía no es del todo una idea de ciencia ficción, pues se ha comprobado que es una tecnología viable, incluso en países que no tienen la misma disponibilidad de irradiancia como la tiene Colombia. Sistemas de transporte, comunicaciones, elementos de irrigación para cultivos, árboles artificiales en las calles para cargar celulares movidos por energía solar pueden ser una realidad en nuestra región
El Tolima, por su parte, tiene un gran potencial como generador de este tipo de energía. Algunos municipios como Chaparral, Purificación e incluso los alrededores de Ibagué, no solamentepresentan altos niveles de radiación solar durante todo el año, sino que también cuentan con grandes extensiones de tierra no utilizadas que podrían convertirse en parques solares.Por otra parte, a pesar de tener el sol como un recurso energético de nuestro lado, es importante reflexionar acerca del mejoramiento en la eficiencia de los sistemas actuales y del uso que le estamos dando. Por ejemplo, un teléfono celular permite a su usuario hacer llamadas, enviar mensajes y navegar en la internet con un consumo energético asociado que normalmente se toma de la red eléctrica de los hogares u oficinas cada vez que cargamos la batería, más o menos una vez al día. Un teléfono con mayor eficiencia cumpliría exactamente con las mismas funciones y tendría la misma batería, pero solo necesitaría recargar una vez cada dos días.
El consumo energético, a diferencia de la eficiencia, tiene una relación más directa con el usuario y no con el equipo, se trata de una cultura de ahorro, cuyo principio es que no consumamos más energía de la que necesitamos o, en otras palabras, tener recursos energéticos favorables no puede ser una excusa para derrochar la energía.
Un sistema de generación fotovoltaica de autoconsumo de unos 250 vatios nominales, aproximadamente 1 kWh/día, tiene un costo de entre $ 1.500.000 a $ 2.000.000 no instalado. Un sistema de este tipo podría alimentar un TV de 42” (90 W) y una lámpara de tecnología led (15 W), durante las horas de radiación solar significativa, que en nuestra zona se estima están en el periodo comprendido entre las 7:00 a.m. y las 4:00 p.m., en un día de cielo despejado.
Referencias
Hebner, R. (Abril de 2017). The power grid in 2030.Obtenido de IEEE web site: http://ieeexplore.ieee.org/document/7880459/
Movellan, J. (Octubre de 2013). Japan Next-Generation Farmers Cultivate Crops and Solar Energy.Obtenido de http://Renewable energy world web site:
http://www.renewableenergyworld.com/articles/2013/10/japan-next-generation-farmers-cultivate-agriculture-and-solar-energy.html
St. John, J. (2015). ¿Can microinverters stabilize Hawaii’s shaky grid?Obtenido de Greentechmedia web site: En línea, disponible en: https://www.greentechmedia.com
Wood, E. (2016). Solar is good. Solar microgrids are better. Obtenido de Microgrid knowledge web site: https://microgridknowledge.com
