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¿Es posible reemplazar una parte sustancial de la matriz energética chilena con Energía Solar Fotovoltaica? Conceptos.


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11/08/2011


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José Vergara, Ing. Civil, Ph.D.


 

Nota:

El articulo completo puede ser solicitado al Dr. Vergara drjosevergara@yahoo.com

 

 “Dadme una palanca, un punto de apoyo y moveré el mundo”, Arquímedes de Siracusa (287- 212 AC).

Efectivamente al  igual que para mover el mundo (que por supuesto puede ser una solución al calentamiento global), para usar la energía del Sol, se requiere algo más  que unos cientos de kilómetros cuadrados de paneles solares, como bien nos recuerda Arquímedes.

Con frecuencia se escuchan políticos, líderes de opinión, ambientalistas y al ciudadano común, hablar sobre las ventajas de las Energías Renovables No Convencionales (ERNC) y en particular la proveniente del Sol: Que es gratis, que es limpia, que está disponible en forma abundante e  ilimitada en el Norte de Chile, que pondría satisfacer la demanda total del país, e incluso llegan a calcular 400 km2 de paneles solares para este fin, entonces, ¿Por qué no la usamos?, ¿Cuánto de cierto hay  en todo esto?, ¿Hay alguna letra chica?, ¿Es realmente una energía de bajo costo a tal punto que pueda reemplazar una parte sustancial de nuestra matriz energética, en guarismos cercanos al 30% de la demanda nacional?, como se menciona en algunos  informes, o el 20%  como reclaman otros, en lo que sigue trataré de dar las pautas para tratar de responder alguna de estas preguntas.

Primero, permítanme aclarar que gran parte de los combustibles que hoy utilizamos tienen su origen en el Sol: carbón, petróleo, leña, eólica, hidráulica y por supuesto energía solar. El problema en este caso no es la disponibilidad del recurso, sino como lo transformamos en energía eléctrica para operan los equipos que normalmente utilizamos en nuestra vida diaria, y que no estamos dispuestos a dejar,  como son: computadores, luminarias, refrigeradores, televisores, etc.

Una de las tecnologías utilizadas para transformar la energía proveniente del Sol en energía eléctrica, son los paneles fotovoltaicos, que convierten la energía del Sol mediante un semiconductor en energía eléctrica, con una eficiencia teórica cercana al 25%.

En este artículo trataré de cuantificar el problema en el marco de la Ingeniería Conceptual (ordenes de magnitud).  Para simplificar los cálculos planteémonos el problema de satisfacer con energía solar fotovoltaica una potencia media de 2.500MW, que es comparable  al 25% de la demanda máxima nacional (SIC+SING) al momento de terminado un eventual proyecto solar de esta magnitud, o los proyectos de Hidroaysén (2.750 MW) y Castilla (2.200MW) cada uno por separado.

La primera pregunta que trataré de responder, es ¿cuánto cuesta un proyecto de esta magnitud?: El día domingo 31/jul/2011, el diario  la Tercera  publico el artículo titulado “Construirán gigantesca planta de energía solar en la I Región”, sobre la mayor planta de energía solar fotovoltaica de Chile, con un Potencia NOMINAL de 250 MW y una inversión aproximada de US$ 773 millones. Primero permítanme aclarar que la Potencia Nominal es la energía media  por segundo que generaría la planta si la radiación solar incidente fuera de 1.000Watt/m2 y la temperatura de 25°C, esta condición de radiación solar  solo se logra en las horas de máxima radiación solar y por supuesto durante la noche no hay generación de  energía.  Como consecuencia de lo anterior,  la planta solar produce en promedio menos energía que la potencia nominal,  en realidad bastante menos!, a esta relación se la conoce como factor de planta (fp). El factor de planta es un número muy importante en proyectos energéticos dado que permite  comparan distintas alternativas  y cuantificar los beneficios ambientales, económicos y energéticos, dado que lo  relevante en todo proyecto energético es la energía realmente PRODUCIDA (energía que la señora Juanita puede  descontar de su consumo eléctrico) y NO la energía  NOMINAL.  La potencia nominal se requiere para definir el costo del proyecto (cuantos paneles solares tengo que comprar para lograr producir una cierta cantidad de energía). En el caso de las centrales solares fotovoltaicas en el norte de Chile, el factor de planta puede llegar a un 25%, lo que significa que la energía media producida por una Planta de 250MW  nominal, será de solo  63MW (0,25 X 250MW), solo generando 250MW en las horas de máxima radiación solar unas tres a cuatro horas al día, el resto del tiempo generara a menor potencia que  la  nominal. En otras palabras un  proyecto que en términos nominales y costos es equivalente a una gran central hidráulica o térmica, termina produciendo una cantidad de energía similar a una central hidráulica pequeña.

El factor de planta es  tan importante que me permito plantear el siguiente Teorema:

TEOREMA 1 ERNC: El porcentaje de la demanda (matriz energética)  cubierta  por una fuente de energía (solar o eólica) sin almacenamiento  tiene  que ser  igual o menor al factor de planta (fp) de dicha fuente.

(Hint: Estudiantes de ingeniería la demostración es trivial por contradicción).

De lo anterior,  se desprende que es imposible satisfacer el 30% de la demanda nacional solo con energía solar del Norte del país y menos aún la demanda nacional total, como afirman algunos expertos.

CONTINUA...PROXIMA SEMANA Parte 2:  "El Tamaño del Animal" o "Cuanto Cuesta".



Etiquetas:   Economía   ·   Energía   ·   Medio Ambiente   ·   Minería   ·   Energía Alternativa

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2 comentarios  Deja tu comentario


Cristian Ovalle Nuñez, Una consulta: los europeos piensan hacerlo. Satisfacer del orden del 20-30% de su consumo con energía solar producida en el norte de África (proyecto Desertec). Porque Chile no podría hacer lo mismo?
Siguiendo lo del 25% de factor de planta, significa que para producir 2500 MW reales, tendrían que ser 10000 MW nominales. Me parece que esto si es posible. O me equivoco en el norte de Chile?


Eduardo Gallardón, Excelente exposicion Jose. Que impotencia genera que esta informacion no sea entregada a la ciudadania para que se INFORME y no sean victimas de modas, intereses politicos o simple ignorancia. Este fenomeno (de enfermizo rommanticismo como describe Hernan Precht) se extiende a otras discusiones de relevancia nacional.
Una pregunta para todos: que podemos hacer para difundir conocimiento a la sociedad?
Muy bien Reeditor por generar este espacio.




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