1. Ghidetti Sergio, Ramseyer Carlos | ENERGIAS RENOVABLES | 15 de agosto de 2015
ENERGIA LIMPIA
ELECTRIFICACION DE VIVIENDAS RURALES
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FUNDAMENTACIÓN
El norte de la provincia de Santa Fe está comprendido por una vasta región dedicada a la
producción agro-ganadera. La particularidad de la región, que la diferencia de otras partes del
país, es su cambio de paisajes en relativamente poca distancia. Otra característica regional, es la
concentración de las actividades industriales y de población en pocas localidades que se
encuentran preferentemente a la vera de la principal vía terrestre de comunicación, la ruta
nacional n°11.
Desde esta vía principal hacia los cardinales este y oeste, la región no presenta desarrollo
industrial, y por lo tanto el desarrollo demográfico se va reduciendo a medida que nos alejamos
hacia ambos márgenes. Hacia el cardinal este, contamos con el valle de inundación del rio
Paraná, el cual se extiende desde el norte del arroyo Leyes hasta la ciudad capital de la provincia
de Chaco por un ancho que varía entre 10 y 20 kilómetros. Hacia el cardinal oeste y desde la
localidad de Vera hacia el norte, existe una extensión de unos 120 km de largo por 170 km de
ancho.
Toda esta vasta región, al verse alejada de los grandes centros urbanos-industriales, no cuentan
con un tendido de redes eléctricas que lleguen a todos los puntos, debido a la poca demanda que
pueden consumir y al alto costo que insume instalar la red eléctrica rural, que generalmente se
encuentra a cargo de cooperativas de los distintos parajes, o bien en manos de la Empresa
Provincial de la Energía. Estas empresas le exigen al usuario el pago del tendido rural desde la
línea madre hasta el punto de consumo, por medio de un contrato mediante el cual, una vez
realizado, el usuario dona a la empresa todo el tendido público sin derecho de compensación ni
resarcimiento económico. Si tenemos en cuenta que una vivienda puede llegar a ubicarse entre 3
y 10 km de distancia una de la otra, o de la red troncal de distribución rural, esto significa que al
usuario puede costarle entre 120 y 500 mil pesos la bajada de energía eléctrica. Esto comprende,
los postes, los conductores de la línea de media tensión, aisladores, transformador monofásico
660/220 o 1300/220 volts con su respectivo sistema de seguridad y medidor eléctrico, y la mano
de obra de la empresa que realice el trabajo.
En el caso que aquí presentaremos, hemos elegido dos sistemas de generación de energía
limpia, la eólica y la solar. ¿Por qué? Porque de todas las restantes fuentes de energía limpia y
renovable, es la más fácil de instalar, la de más bajo costo, y la de aprovechamiento directo, con
un tiempo de amortización de la inversión inicial mas dinámico. ¿A que le llamamos más
dinámico? Si comparamos por ejemplo el resto de las energías renovables como ser la hidráulica,
la geotérmica, la mareomotriz, la de generación de energía a través de biomasa, o de biogás,
supone un costo de inversión inicial mucho más elevado, de mantenimiento más especializado, y
el inconveniente más grande, el volumen que ocupa, por ejemplo un biodigestor. Poniéndonos en
situación, para generar energía hidráulica necesitamos indefectiblemente un curso de agua donde
podamos generar una cota de nivel considerable para mantener funcionando una turbina, o las
clásicas ruedas de madera con cucharones conectadas por un eje a un alternador o dinamo. Para
generar energía geotérmica, necesitamos una fuente inagotable de calor extremo y a poca
superficie, el cual necesita un volumen considerable de agua, bombas, depósitos, calderas,
turbinas de vapor, condensadores, torres de enfriacion, cosa que en esta parte de la geografía
Argentina no existe. Para la generación a través de biomasa, necesitamos disponer de grandes
extensiones de bosque donde podamos rotar la forestación, además de tractores, motosierras,
camiones, trituradoras, silos, calderas, grandes depósitos de agua, turbinas de vapor,
condensadores, torres de enfriamiento.
En fin, a esto nos referíamos con que es un sistema dinámico. El hecho de que uno arma la torre
del generador eólico, planta las riendas, asegura las pantallas en el mismo techo de la vivienda, o
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sea, no necesitamos soportes especiales, ubicamos un lugar seguro dentro o fuera de la vivienda
donde colocar el banco de baterías, el conversor y listo. Tenemos el sistema en funcionamiento.
Si lo comparamos con el resto en tiempo de instalación, sin contar con la instalación eléctrica de
la vivienda, trabajando entre dos personas, este sistema dual se instala de cero en un máximo de
6 horas de trabajo. Un mantenimiento anual al generador, uno trimestral a las pantallas, donde lo
único que se hace es limpiar la superficie de captación con un paño para sacar el polvillo o
suciedad que pudo haber acumulado durante dicho tiempo. Las baterías de ciclo profundo se
agotan recién a los 5 años de uso, y al no poseer un consumo brusco y elevado, como ser el
arranque de un motora explosión, su duración se asegura más todavía.
Es por todo esto que nosotros creemos que este sistema dual propuesto, es el que mejor se
adapta a todo tipo de lugares, y situaciones económicas, lo que lo hace aún más dinámico.
Para ello, realizamos los siguientes cálculos y comparaciones demostrativas.
PROPUESTA
En estas situaciones, generalmente estas familias se manejaban con sistemas muy precarios
de electrificación a baterías, las cuales, una vez agotada, eran vueltas a cargar mediante la
conexión a una dinamo de algún vehículo, o en el menor de los casos, mediante un generador
eólico de muy bajo rendimiento. Estos sistemas a baterías tienen serias limitaciones, debido al
hecho de que hoy día ya no se consiguen lámparas de iluminación para ser utilizadas en 12 volts,
las heladeras, televisores y radios, comercialmente no se encuentran en el mercado, y de
conseguirse tienen un costo muy elevado. Donde el uso de pantallas solares se reduce solamente
al abastecimiento de algunos (los más modernos) sistemas de control de pastoreo de animales
conocidos como “boyeros”.
Basándonos en los cálculos eléctricos que se deducen de la ley de OHM, y teniendo en cuenta
como base una vivienda típica/básica, con una iluminación total con 6 lámparas de 25Watts, una
heladera de 1/6 HP, un televisor de 20” led de 40 Watts de potencia, podemos hacer un análisis
de las dos situaciones, a saber:
Ejemplo 1, cálculo de consumo en 12 volts:
- 6 X 25 W = 150 W
- 1/6 HP X 736 W = 125 W
- 1 X 40W
- Total = 315 W
Potencia = Tensión X Intensidad => Intensidad = Potencia / Tensión
Si tenemos en cuenta que se electrifica con 12 Volts y nuestra potencia total es de 315
Watts, entonces nos da que nuestro circuito tiene un consumo de corriente de
Intensidad = 315 W / 12 V = 26,25 Amperes
Ahora, este mismo calculo, con la misma potencia, lo realizamos a una Tensión de
220Volts, que es la misma Tensión de la red domiciliaria, nos da:
Intensidad = 315 W / 220 V = 1,44 Amperes
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Esto significa que si nosotros tenemos la instalación eléctrica conectada directamente a la
batería, a 12 volts de tensión, tendremos una corriente de consumo de 26,25 amperes.
Que de poseer una instalación a una tensión de 220 Volts, solamente estaríamos
consumiendo una corriente de 1,44 Amperes.
¿Y esto para que nos sirve saber?
La instalación a 12 volts estaría consumiendo directamente de la batería, de poseer
solamente una batería de una capacidad de 100 Amperes, la carga de la misma, si
hiciéramos un cálculo directo de 100 Amperes de entrega dividido los 26,25 Amperes de
consumo, 100 / 26,25 = 3,8 horas de autonomía. Si tenemos en cuenta que oscurece
arrancando el otoño a las 6 de la tarde, tendríamos luz por un plazo que no llega a las 4
horas. EL cual es mucho menor, debido a que nuestra heladera estuvo marchando todo el
día y que la capacidad de entrega de carga de la batería electrolítica no es lineal, o sea, al
llegar a la mitad de la carga, la tensión baja de 12 volts a 9,5 volts, con lo que todos
nuestros artefactos se verían afectados.
Otra cuestión a tener en cuenta, para un consumo de 26 amperes, debemos construir
nuestra instalación con conductores de 6 mm2 de sección, el cual posee un costo
elevado, y va en aumento a medida que nos vemos obligados a aumentar la sección de
cable.
¿Pero cómo hago para tener 220 volts de corriente alterna a partir de una batería de 12
volts de corriente continua?
Hoy día, están al alcance de la mano muchos productos que hace poco tiempo atrás eran
impensados. Como por ejemplo, el uso de conversores elevadores electrónicos de
corriente continua a alternada.
Este es nuestro caso puntual.
¿Y cómo hago para conectar todo esto y que funcione bien?
Bueno, en el siguiente grafico se explica detalladamente como se compone un sistema de
generación dual de energía solar/eólica.
En esta figura podemos ver los componentes básicos que vamos a necesitar para llevar
adelante nuestro proyecto, el cual detallamos:
- Generador eólico de alto rendimiento
- Panel solar
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- Controlador hibrido solar/eólico
- Baterías
- Inversor-Conversor de corriente continua/alterna 12 o 24 a 220 volts
- Instalación eléctrica tradicional.
Para ello nosotros hemos realizado un estudio de mercado con el fin de obtener los
elementos que se pueden conseguir en el país, y que cuentan con repuestos y garantía
nacional, a fin de allanar los posibles inconvenientes derivados de las posibles fallas a
las que puedan estar sometidos, como asi también, las situaciones desfavorables que
puedan presentarse durante las diversas inclemencias climáticas, que hoy día tienden a
pasar de moderadas a severas casi sin aviso.
Entonces, nuestro sistema de electrificación estará compuesto por.
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10 Baterías de 12 volts x 75 amperes C/U
Bien, ahora esto debemos realizar un análisis de costo/beneficio detallado con el fin de
poder arribar a una decisión que nos resulte mas adecuada a la hora de elegir realizar
una inversión inteligente y no de dejarnos llevar por una moda de transformarnos de
pronto en defensores de la ecología.
Para ello analicemos los costos:
- Generador eólico $17000
- Pantalla solar $5000
- Conversor/inversor $5500
- Baterías c/u $1300 (cantidad 10)
Esto nos da un costo total de $40500. Ahora bien, ¿es mucho dinero? A simple vista sí.
Pero para ello tenemos el análisis puntual de la situación, con diferentes opciones,
costos, beneficios, y contras, el cual detallamos en el siguiente cuadro:
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Instalación E.P.E. Energía dual
Eólica/Solar
Costo Inicial $ 180000 $40500
Costo fijo EPE por
mes
$32 (tasa rural) $ 0
Costo por
mes(base 2 kW por
día)
$ 104 $ 0
Costo por año $ 1248 $ 0
Mantenimiento
anual
$ 0 $ 1500
Costo a 5 años $ 6240 $ 0
Mantenimiento a 5
años
$ 0 $ 7500 + $ 13000
(cambio baterías)
Costo a 10 años $ 12480 $ 0
Mantenimiento a 10
años
$ 0 $ 15000 + $ 26000
Total a 5 años $ 186240 $ 61000
Total a 10 años $ 192480 $ 81500
Conclusión:
Aquí se observa en esta proyección a 10 años, la relación de costo beneficio de los
dos sistemas. Seguramente, en una comunidad donde se encuentra al alcance de la
mano la conexión eléctrica de la red, donde dicha conexión no genera un costo adicional
a la puesta en funcionamiento del sistema eléctrico de la vivienda, es inviable el uso de
energías renovables.
Pero, donde la distancia a la red principal es directamente proporcional al costo inicial
de conexión, y como se demuestra en el cuadro comparativo, a 10 años la puesta en
funcionamiento de un sistema dual sigue siendo más económico que el tendido eléctrico
de red.
Y claro está que nada es infalible. Tanto la conexión de red eléctrica como un sistema
de aprovechamiento de energías renovables, están sujetos a posibles situaciones
adversas. En el caso del sistema dual, durante el transcurso de un fenómeno
meteorológico, podemos sufrir una descarga atmosférica, o que se hayan abatido vientos
que dañen el equipo eólico, o que una granizada nos puso fuera de funcionamiento los
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paneles solares. Son situaciones que claramente van a atentar contra la viabilidad
económica de la selección de una u otra opción a tomar. Como así también, el tendido
de red, aumenta su costo a medida que se aleja de la red madre, durante el transcurso y
desarrollo de un fenómeno meteorológico es factible que se produzca la caída de postes,
el corte de conductores o la rotura de aisladores. Con lo que también esto nos dejaría sin
energía eléctrica. Pero con la diferencia que el costo de reparación y puesta en servicio
corre por cuenta de la empresa de energía. Con lo que el impacto en el costo de servicio
no afecta al consumidor.
O sea, en resumidas cuentas el sistema eléctrico de red, es más económico que el
renovable, siempre que el costo de instalación de uno sea significativamente mayor que
el del otro. Pero este análisis esconde un problema de fondo que nadie quiere reconocer,
debido a que hoy por hoy, existe un monopolio económico muy grande. La situación real
que existe y nadie quiere ver es el hecho de que a medida que aumentamos nuestro
consumo eléctrico de las redes públicas o privadas, que provienen de sistemas de
generación de electricidad, en los cuales se consumen combustibles provenientes de
residuos fósiles, estamos incrementando de manera significativa la contaminación
ambiental. Y esto se traduce en que el ahorro que podamos producir eligiendo un
sistema sobre el otro, es a costas de la salud del planeta, es a costas de la continuidad
de la existencia de la vida sobre el planeta, puntualmente, la continuidad de nuestra
propia vida y existencia sobre este planeta.
Por lo que haciendo un análisis superficial, podemos elegir el más eficiente en términos
económicos, pero haciendo un análisis en profundidad, podemos ver que el proveniente
de energías renovables, no solo genera autonomía de los monopolios económicos, sino
también que contribuye a la sustentabilidad de la existencia de toda clase de vida sobre
este planeta.
