Cuatro horas diarias de energía. Para un ciudadano del común sería impensable vivir en tales circunstancias, en un momento donde la dependencia a los dispositivos eléctricos es innegable. Sin embargo, para los habitantes de Juradó, un municipio al noroeste del departamento de Chocó, es una realidad que afrontan a diario, pues solo cuentan con una planta eléctrica alimentada por diesel. Andagoya tiene problemas energéticos similares, sumados al alto índice de pobreza, desempleo y acceso limitado al sistema de salud.
Conscientes de estas problemáticas sociales, Andrés Julián Aristizábal, profesor e investigador del Departamento de Ingeniería de Utadeo, en conjunto con los investigadores de la Universidad Tecnológica del Chocó, Edison Banguero y William Murillo (Grupo de Investigación en Meteorología y Energías Renovables), y la Universidad Politécnica de Valencia (España), a través de sus institutos en Automática y Energía, presentaron a la convocatoria del Fondo Nacional de Regalías de 2015 la propuesta de implementación de un programa de investigación y desarrollo en energías renovables en el departamento del Chocó, en la cual resultaron seleccionados, con un monto de inversión cercana a los nueve mil millones de pesos, rubros que son administrados por la UTCH.
Vista aérea de los paneles solares en Andagoya (Chocó) - Fotografía: Semana.com
Adicionalmente, estudiantes de la universidad chocoana se formaron en la Maestría en Ingeniería – Gestión Sostenible de la Energía de Utadeo, y posteriormente, regresaron a su departamento a aplicar los conocimientos adquiridos.
En primera instancia, los investigadores evaluaron la disponibilidad de recursos renovables que permitieran la generación de energía, entre ellas solar, eólica, biomasa e hidrógeno. Para ello, instalaron sensores de radiación solar, de temperatura ambiente, velocidad y humedad relativa en las instalaciones de la Universidad Tecnológica del Choco, y usaron los datos provenientes de la estación del IDEAM en el Aeropuerto de Quibdó. El monitoreo a estas variables se llevó a cabo durante un año.
En una segunda etapa, se dimensionó un modelo fotovoltaico y otro eólico, a partir de la instalación de un sistema fotovoltaico de 20 kilovatios, una turbina eólica de cinco kilovatios y un banco de baterías que permite almacenar la energía durante tres días, en el municipio de Andagoya. Dicho sistema actualmente alimenta los equipos y computadores en un edificio del municipio, y la energía restante es distribuida a la red eléctrica del lugar, beneficiando a los vecinos de la edificación.
El sistema fotovoltaico instalado en el municipio chocoano provee energía con autonomía hasta por cuatro días.
Esta micro red está conformada por paneles solares que reciben la radiación, transformándola en corriente continua, la cual posteriormente es convertida en corriente alterna gracias al inversor instalado, y finalmente, es almacenada en un conjunto de baterías.
De igual manera, el sistema cuenta con un equipo de control que optimiza la energía, cuya función es garantizar que la red cuente con el suministro necesario, ya sea cargando las baterías o distribuyendo la energía almacenada. En total, esta micro red eléctrica produce mensualmente 60 kilovatios hora/mes.
“De acuerdo con la UPME (Unidad de Planeación Minero Energética), aproximadamente 62.654 usuarios son de estrato 1 en el departamento del Chocó, y a ellos elegimos porque se evidencia un mayor impacto por la cantidad de usuarios de la red eléctrica. Llegamos a determinar que cada usuario necesitaría 1.500 vatios generados por paneles solares en su techo para satisfacer el consumo de energía mensual. Entonces, la estrategia de implementación evalúa el tipo de crédito que sus usuarios podrían tomar, la recuperación de la inversión y la energía que obtendrían con el recurso solar disponible”, añade Aristizábal.
Y es que precisamente, la tercera fase de la investigación tenía como objetivo empoderar a la población acerca del uso, instalación, mantenimiento y cuidado de los sistemas fotovoltaicos, de tal manera que estos puedan instalarlos sin ninguna complicación en los techos de sus casas, así como contar con las baterías necesarias para aquellos lugares del Chocó que no cuentan con los suficientes recursos fotovoltaicos.
“La comunidad ya fue capacitada en aspectos básicos de diseño, instalación y mantenimiento de sistemas renovables, sensibilizándolos sobre la importancia de proteger el sistema contra los ladrones, los daños de rocas o arboles. Ellos constantemente hacen monitoreo para que estén bien. De igual forma, se está haciendo un trabajo en paralelo para que introduzcan esta energía de manera productiva, como por ejemplo, proyectos donde se use la energía solar para cultivos de plátano, tejido o pesca”, destaca el investigador sobre esta última fase.
Andrés Julián Aristizábal es uno de los investigadores que lidera este proyecto, ganador del Fondo Nacional de Regalías para Chocó.
Ahora lo que viene es la construcción de un modelo que permita prever el comportamiento de los paneles en un clima tropical como el de Chocó, que cuenta con altos niveles de humedad y lluvia, así como una temperatura media entre los 22 a 26 grados Celsius. Así mismo, el equipo de investigadores evalúa la efectividad de las baterías con el fin de ponerlas a prueba en diferentes escenarios geográficos del país, y así determinar hasta qué punto la energía solar puede competir con otros sistemas energéticos.
A largo plazo las metas son ambiciosas, pues además de haber iniciado la construcción del Centro de Investigación de Energías Renovables en Chocó, también se pretende emular este espacio en otras regiones del país: “Lo que queremos proponerle al Gobierno es una serie de lineamientos técnicos, políticos y económicos para la implementación de la energía fotovoltaica en Colombia, que pueda extrapolarse a cualquier región del país, pues los parámetros de redes eléctricas son homogéneos y los niveles de radiación solar son muy buenos en otros departamentos”, puntualiza el tadeísta.
Un sistema de control, similar al instalado en el CIPI (foto), es el que se encuentra en Andagoya. Su función es optimizar las energías tradicional y fotovoltaica, de tal forma que la edificación cuente con el suministro necesario.
Recientemente, el grupo de investigadores presentó una nueva propuesta en la convocatoria de Colombia Científica de Colciencias, donde se plantea instalar micro redes de energía renovable en Juradó (Chocó), Uribia (La Guajira), Medellín y Bogotá, y en ese orden de ideas, realizar una medición comparativa sobre el impacto de la energía fotovoltaica a nivel urbano y rural.
En Juradó se instalaría una micro red compuesta por un sistema de veinte kilovatios fotovoltaicos y una turbina eólica de diez kilovatios, solución energética que se complementaría con una pequeña central hidroeléctrica que se alimenta del río que pasa por allí, y que generaría cinco kilovatios, así como un banco de baterías que almacenaría hasta 20 kilovatios: “la proyección es llevar fluido eléctrico a cien viviendas con un promedio de cuatro a cinco personas, durante las 24 horas del día, con una autonomía de dos días seguidos con batería y sin radiación. Para las noches o días de baja radiación solar, se usa el banco de baterías y se garantiza el suministro de energía constantemente.
Los 24 paneles solares del CIPI de Utadeo producen al mes aproximadamente 504 kilovatios hora mes, representando un ahorro equivalente a dos millones de pesos anuales.
La importancia de generar energías renovables
La energía fotovoltaica es una solución imprescindible a la hora de generar sostenibilidad ambiental. Este tipo de energía, señala Aristizábal, es útil para llegar a lugares a los que no se puede acceder con la red eléctrica tradicional, siempre y cuando el lugar cuente con un buen recurso solar.
Sin embargo, ese no es un problema en Colombia, pues al estar ubicada en la zona ecuatorial la hace rica en energía solar, eólica y biomasa. Así, por ejemplo, Chocó tiene tres horas de sol estándar al día, es decir que, durante ese periodo de tiempo es capaz de generar mil vatios en un metro cuadrado de panel solar. Por su parte, Bogotá tiene una expectativa de cuatro horas, mientras La Guajira tiene aproximadamente seis horas.
China es pionera en instalar y vender paneles solares. Sin embargo, desde hace veinte años se han consolidado los sistemas fotovoltaicos interconectados a nivel urbano, similar al que hoy día tiene el CIPI de Utadeo (Vea el recorrido virtual en 360º del CIPI).
El inversor convierte la corriente directa, proveniente de los paneles solares, en corriente alterna, usada cotidianamente en hogares y empresas.
Países como Estados Unidos y Japón se sumaron a este tipo de energías limpias desde sus inicios, mientras que solo hasta el año 2016 Colombia, mediante la Resolución 1715, incentivó la compra de paneles solares y cualquier otra fuente de energía sostenible, al tiempo que eximió de impuestos como el IVA, Retención en la Fuente e ICA a aquellos proyectos que utilicen este tipo de soluciones energéticas. Actualmente, como lo advierte Aristizábal, se está estudiando la posibilidad que el usuario envíe energía renovable a la red, y por ello le paguen por kilovatio/hora inyectado.
“La problemática actual de emisión de Dióxido de Carbono (CO2) y de gases contaminantes como el Oxido de Nitrógeno (NOx) y el Oxido de Azufre (SOx), es que afectan la capa de ozono. En cambio, con la energía solar no se tienen emisiones y el impacto ambiental es cero. Las compañías electrificadoras se están viendo desplazadas si no incursionan en el uso de energías renovables en sus redes convencionales”, indica el investigador.
Otro de los usos dados a la energía solar consiste en transformar los fotones en calor, tecnología implementada a partir de colectores solares y una placa negra que recibe la energía del sol. Detrás de la placa hay una tubería con agua que se calienta con la energía recibida, y el líquido es utilizado con fines domésticos y comerciales.
