En Bolivia, al igual que en otros países de Latino-américa, los deficits de cobertura eléctrica en el área rural aún son grandes y una de las fuentes de energía más efectiva para proveer de electricidad a familias campesinas aisladas y dispersas es la fotovoltaica. Pensar en la posibilidad de conectar generadores fotovoltaicos a la red eléctrica convencional pare- cía prácticamente menos que imposible. Sin em- bargo, en el contexto mundial, después de la energía eólica, la energía solar es la que tiene un mayor crecimiento en la inyección de electricidad a la red. En este contexto, ENERGETICA se planteó como un desafío el desarrollar la primera experiencia piloto de Bolivia, al diseñar, instalar y conectar a la red un generador fotovoltaico de 2.7 kWp, con el objetivo de ganar experiencia con la tecnología e iniciar un proceso de discusión sobre como incorporar de forma adecuada esta fuente en el sistema eléctrico nacional.

Para lograr este fín, se utilizaron los mecanismos de asistencia técnica a través de acciones de coor-dinación del programa CYTED y tambíén la partici-pación activa de la empresa distribuidora de elec-tricidad de Cochabamba ELFEC, monitoreando esta planta piloto. Este boletín describe el sistema instalado y presen-ta el contexto en el cual se quiere incorporar de ma-nera activa a las energías renovables, bajo el con-cepto de generación distribuida.

GENERADOR FOTOVOLTAICO CONECTADO A LA RED (GFV-CR) Experiencia Piloto en Cochabamba - Bolivia

NUMERO 18

Cochabamba, Agosto 2009

Fuentes de Generación Eléctrica en el Sistema Interconectado Nacional La generación de electricidad en el Sistema Inter- conectado Nacional (SIN) en un día típico en Bo-livia, bordea los 850 MW de potencia en la horapico.

Las fuentes de generación de electricidad son la energía hidráulica, el bagazo, gas natural y diesel. Durante las 24 horas del día estas fuentes partici-pan en el suministro de energía. La energía hi-dráulica cubre la base de la generación de electri-cidad. En ese sentido, la generación con energía solar en un horario comprendido entre las 6 a.m. y las 18 p.m., podría hacer que disminuya el consumo de combustibles como el Gas Natural y el Diesel y, no afectaría a otras fuentes renovables como son la hidráulica y el bagazo de caña. De manera más significativa aún, se puede ver que durante las 24 horas existe una participación acti-va de la generación de electricidad con diesel, fuente que aporta con el 4% de la energía genera-da para el SIN. La potencia pico de la generación a diesel se en- cuentra aproximadamente en 32 MW y, durante el periodo de 6 a.m. a 18 p.m. se puede encontrar

una potencia generada que oscila entre 20 y 30 MW. Si existiesen generadores fotovoltaicos engancha- dos a la red del SIN, se podría desplazar este con- sumo de diesel, aunque sea parcialmente en los horarios en los que existe radiación solar. Bajo este razonamiento, considerando la necesi- dad de desplazar un combustible altamente conta- minante como es el diesel, se podría estimar un potencial de introducción de energía fotovoltaica comprendido entre los 20 y 30 MWp de manera inicial, que podría desplazar hasta un 32% del consumo actual de diesel. Más allá de hacer aún más limpia la matriz de ge-neración de electricidad del SIN, se ahorrarían di-visas al país, pues el diesel es un combustible cos-toso que se importa a precios internacionales y, que para la generación de electricidad exige subsi-dios importantes.

A efecto de iniciar una discusión sobre la intro-ducción de fuentes de generación distribuida de electricidad en base a energías renovables, se debe considerar adecuadamente la participación de las mismas en la matriz energética, el desplazamiento que hacen de recursos no renovables y los impac-tos ambientales que generan.

Por otro lado, desde una perspectiva de generar in-terés para el desarrollo de estas fuentes, es impor-tante que se encuentren mecanismos imaginativos, sobre todo en el campo regulatorio, que sin recar-gar al Estado con subsidios hacia estas fuentes de energías, permitan incentivar a los actores intere-sados en la instalación de estas plantas de genera-ción, mientras se gana experiencia en el manejo de estas nuevas tecnologías. Recurso Solar en Cochabamba Bolivia se encuentra en la franja de territorio que a nivel mundial recibe una mayor radiación solar. Esto hace que la energía solar se considere como una fuente de energía renovable ampliamente dis-ponible en el país. Cochabamba de manera particular recibe un nivel de radiación bastante alto que permite el aprove-chamiento de este recurso. A través de un convenio entre el proyecto de Energía Solar del Dpto. de Física de la UMSS y ENERGETICA se ha podido actualizar la infor-mación sobre este recurso energético. Se puede estimar de manera confiable que el promedio anual de radiación solar para el Mu-nicipio de Cercado es de 5.44 kWh/m2/día

Aspectos Económicos Para efectuar un primer escenario de comporta-miento económico de esta tecnología, se ha visto que un sistema de generación fotovoltaica que in-yecte energía a la red y que venda esta energía a precio de nodo de generación (aprox. 0,105 Bs/kWh) tendría un tiempo de repago de la inver-sión de 150 años. En el caso de que la energía generada sea utilizada íntegramente por el propietario del generador, considerando una tarifa doméstica (aproximada-mente 0,7 Bs/kWh ), el tiempo de repago sería de 22 años. Si se utilizara esta energía en una instalación que tiene una tarifa comercial (1,1 Bs/kWh), el tiempo de repago podría ser de aproximadamente 14 años. De considerar algunos incentivos como la libera-ción de impuestos IVA a estos equipos y, una po-sible comercialización de las emisiones de carbo-no no realizadas, el tiempo de repago podría redu-cirse a 12 años. Como una primera aproximación, se puede con-cluir que para consumidores que usan electricidad con tarifas domésticas o comerciales, estas inver-siones podrían ser interesantes casi sin subsidios externos, aunque exigen un esfuerzo en la inver-sión inicial importante. Estos cálculos consideran un horizonte de 25 años. Sin embargo se debe considerar que los módulos fotovoltaicos tienen garantía de 20 años, y la vida útil de estos equipos puede llegar a 40 años sin mayores problemas que una leve disminución del nivel de generación.

El consumo actual El consumo de energía eléctrica actualmente en ENERGETICA, se estima en 8.954 kWh/año. Un comportamiento aproximado de la curva de carga diaria en días laborables se muestra en las gráficas laterales. Este comportamiento es típico de sitios donde se realizan labores de oficina, donde los picos de consumo están entre las 9 a.m. y las 6 p.m. Este horario coincide en gran parte con la disponi-bilidad del recurso solar. El aporte solar La generación solar en este caso, podría permitir que se tenga hasta 2.7 kWp de generación solar y que, durante un periodo de aproximadamente 10 horas de insolación genere 12 kWh/día. Considerando varias posibilidades y limitaciones, ENERGETICA decidió instalar un generador de 2,7 kWp de potencia. Este generador, podría suministrar parte de la electricidad que normalmente demanda la oficina, llegando a proveer hasta 4,402 kWh/año, un 49% del consumo total anual. La energía que no se con-suma en días no laborables, sería reinyectada a la red. Aquí es necesario establecer un acuerdo con la empresa distribuidora de electricidad ELFEC para el uso de esa energía.

IMPACTO EN EL CONSUMO DE ELECTRICIDAD DE ENERGETICA

¿Porqué instalar un Generador Fotovoltaico Conectado a la Red en Bolivia? Bolivia en relación a Europa recibe más del do- ble de radiación solar en promedio, lo cual hace que los sistemas fotovoltaicos tengan un rendi- miento más alto en términos de generación de energía eléctrica en relación a ese continente. Inicialmente pareciera que en Bolivia no existe factibilidad financiera para instalar Generadores Fotovoltaicos Conectados a la Red (GFV-CR), debido al bajo costo de la energía eléctrica gene- rada con Gas Natural (GN) e Hidroelectricidad y la inexistencia de subsidios como en Europa. Sin embargo, uno de los principales beneficios que puede visualizarse, es que por cada kWh de electricidad que se genere con energía solar, se ahorra un combustible fósil como el Diesel ó GN evitándose emisiones, y se optimiza el uso del agua de los embalses hidroeléctricos. Adicionalmente, en términos macroeconómicos existe un beneficio para la sociedad y el Estado boliviano, pues cada metro cúbico de GN que no

se queme en la generación de electricidad podría alimentar una industria (generando valor agrega-do) o mejor, exportarse (generando ingresos adi-cionales para el país), o cada litro de diesel que no se queme, ahorra divisas por importación. Entonces es posible percibir un beneficio econó-mico para el Estado y la sociedad debido a la ins-talación de GFV-CR. De la misma manera, estos generadores podrían recibir subsidios debido al abatimiento de emisio-nes de CO2. Por estas y otras razones y; bajo un principio de responsabilidad global, debería permitirse la ins-talación de sistemas fotovoltaicos a la red. Lo que falta es un escenario de discusión de estas opciones y ENERGETICA al realizar una instala-ción piloto de 2,7 kWp desea dinamizar el inter-cambio de opiniones.

GENERADOR FOTOVOLTAICO CONECTADO A LA RED (GFV-CR) Experiencia Piloto en Cochabamba - Bolivia

Lo que se necesita para avanzar en los GFV CR en Bolivia Esta iniciativa se enmarca en los desafíos del Plan Nacional de Desarrollo (PND) de modificar la ma-tríz energética, desarrollando fuentes de energías renovables para la generación de electricidad co-mo la fotovoltaica, que garanticen independencia energética, y reducir el impacto al medio ambiente a través de la reducción de emisiones de CO2, cumpliendo compromisos internacionales como el protocolo de Kyoto. En este sentido, deberían impulsarse políticas de apoyo e incentivo que promuevan este tipo de aplicaciones y canalicen inversiones en este campo. Así, es necesario realizar estudios y evaluaciones que permitan plantear una medida al respecto y también estimar los impactos de la instalación de Generadores Fotovoltaicos conectados a la Red en mayor escala y a nivel nacional.

Se debe trabajar en:

- Ganar experiencia con la tecnología y como responde en contextos como el nuestro.

-Analizar la respuesta del sistema de distribu-ción a la inyección de energía en Baja Tensión.

-Establecer parámetros técnicos de operación para estos generadores.

-Generar un marco legal que permita la expan-sión de iniciativas similares.

-Discutir políticas de incentivos.

-Durante este proceso, generar una alianza es-tratégica con actores clave: Vice Ministerio de Electricidad y Energías Alternativas como ca-beza de sector, ENDE, ELFEC, órgano regula-dor, Gobierno local, Prefectura, Universidades e instituciones ambientalistas de la región.

 

Asesoría en ingeniería A efecto de contar con una instalación represen-tativa del estado actual del arte de esta tecnología, ENERGETICA con la participación de un coope-rante de la Universidad de Perpignan de Francia, la asistencia Técnica del Instituto de Energía Solar de la Universidad Politécnica de Madrid y el Insti-tuto de Electrotecnia y Energía de la Universidad de Sao Paulo del Brasil, ha logrado la transferen-cia tecnológica y de know how que le permite avanzar en este trabajo en el marco de una acción CYTED (Ciencia y Tecnología para el Desarro-llo). Los diseños consideran adecuadamente los per-files de sombras, el modelamiento de radiación solar y la proyección de generación de electrici-dad en régimen anual. La tecnología utilizada incluyó paneles fotovoltai-cos de tecnología cristalina con IEC 619215, e in-versores electrónicos de probada calidad de tecno-logía alemana marca SMA. Se utilizó equipo automatizado para el monitoreo del equipo, generación de energía, radiación solar, temperatura, etc. con una interfase on-line que permite obtener datos en tiempo real de las condi-ciones de trabajo y desempeño tecnológico. Se busca que, a través de convenios con diferentes universidades esta instalación sea objeto de inves-tigaciones aplicadas.

Tecnología utilizada Se emplearon 36 paneles fotovoltaicos de la marca española ISOFOTON, con una potencia unitaria de 75 Wp, dispuestos en dos cadenas de 18 módu-los cada una, conformando el arreglo de 2,7 kWp. El inversor empleado es de la marca alemana SMA, con una potencia nominal 2,5 kWp, ajus-tado para trabajar específicamente bajo las carac-terísticas de nuestra red de baja tensión, para no provocar en ningún momento alteraciones a la misma. El monitoreo de la central se realiza con la ayuda de un data logger Suny WebBox, que permite ob-tener datos en tiempo real de las condiciones de trabajo y desempeño del sistema.

TECNOLOGIA UTILIZADA EN EL GFV - CR

Calidad de suministro eléctrico Para no provocar variaciones de tensión o de fre-cuencia en la red, el inversor fue ajustado a los valores expresados en la tabla 1. La conexión de la central fotovoltaica a la red, re-quiere que el inversor monitorice la tensión de red; cuando ésta se encuentre dentro de los valores establecidos (+/- 15% V y +/- 1 Hz) y exista po-tencia disponible (radiación solar suficiente), el inversor realizará la conexión a la red sincronizan-dose con ésta en los siguientes valores (ver tabla 2). Monitoreo de la central El monitoreo de la central desde su puesta en mar-cha se realiza a través de la página web de SunnyPortal (www.sunnyportal.com), donde pue-de observarse en tiempo real los datos de la gene-ración de energía, el rendimiento de la central y el ahorro de CO2, desde valores instantáneos hasta secuencias de eventos.