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Concytec y Banco Mundial financian estudio de tecnologías fotovoltaicas para climas en Perú

Perú es uno de los países con mayor potencial para el uso de energía solar fotovoltaica, ya que se encuentra cerca al Ecuador, en el llamado “cinturón solar del mundo”. Por ello, los especialistas concluyen que es el sistema renovable más efectivo para cumplir con dos objetivos importantes. De cara al Bicentenario: llevar energía eléctrica al 100% de las zonas rurales a fin de mejorar la calidad de vida de miles de familias; y en el marco de los desafíos globales hacia el 2030: reducir las emisiones de dióxido de carbono a través del uso de energías limpias, sostenibles, amigables con el medio ambiente.

En ese contexto, el equipo de Ciencia de Materiales y Energías Renovables de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP) está preparando el terreno para conocer científicamente qué tecnologías generadoras de energía solar fotovoltaica son más rendidoras y cuáles funcionan mejor en las diversas condiciones climáticas del Perú, tomando en cuenta que cada vez hay más opciones en el mercado y a precios más asequibles.

La investigación comprende también un estudio del impacto económico, social y medioambiental, así como del mantenimiento del sistema, considerando el efecto de degradación de los paneles solares, según cada zona.

Este conocimiento, que será transferido a las empresas del sector energético y a la sociedad en general, cuenta con un financiamiento de S/ 500,000 del Concytec, en convenio con el Banco Mundial. Previamente, el equipo recibió una subvención del Fondecyt – Concytec que ascendió a S/ 350,000 para caracterizar y comprender el comportamiento de los paneles fotovoltaicos, investigación que sirve de base para el actual proyecto.

El líder de esta investigación es el Dr. Jan Amaru Palomino Tofflinger, quien junto a su equipo no miden esfuerzos para subir las veces que sean necesarias hasta el techo de la facultad de Física de la universidad, donde han ubicado, por ahora, siete diferentes tipos de paneles fotovoltaicos, para luego bajar al laboratorio y supervisar el monitoreo de cada uno de ellos. En los próximos meses serán diez modelos de paneles, de las principales tecnologías que van a dominar el mercado fotovoltaico durante los siguientes años.

El monitoreo de los paneles solares

Junto a los paneles solares, los investigadores han instalado una estación meteorológica a través de la cual miden la irradiancia, distribución espectral, velocidad y dirección de los vientos, así como la humedad y la presión, es decir, los factores ambientales que pueden afectar el rendimiento de las tecnologías fotovoltaicas.

Los paneles están conectados mediante cables que bajan hacia una estación, ubicada en uno de los laboratorios de Física, desde la cual monitorean los paneles fotovoltaicos cada cinco minutos, desde que aparecen los primeros rayos del sol hasta que este se oculta. “El estudio se hace con equipos certificados y con base a las normas de la Comisión Electrónica Internacional, por lo que se han asegurado que los sistemas se encuentren correctamente instrumentalizados” , señala el doctor Palomino Tofflinger.

El monitoreo se realiza durante todo el año, ya que el objetivo es evaluar el rendimiento energético de paneles fotovoltaicos tanto en diversas regiones y durante las diferentes estaciones climáticas. Durante la noche, el seguimiento se centra solo en los parámetros meteorológicos como temperatura, viento y humedad, data que también sirve para saber cuánto puede afectar el clima a la duración de un panel.

Investigación de PUCP con universidades nacionales de cinco regiones

La primera etapa del proyecto busca conocer las propiedades fundamentales de los diversos sistemas de energía fotovoltaica. Este estudio se realiza principalmente en Lima, en la sede de la PUCP y de la Universidad Nacional de Ingeniería.

La otra fase comprende un trabajo de campo en otras cuatro regiones con climas diversos, que, sumando a Lima, sintetizan la variedad climática del Perú. Desde la costa, la sierra (a una altura de 4,000 msnm) hasta la selva andina; y es cuando el proyecto involucra a investigadores de la Universidad Nacional San Agustín (Arequipa), la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohman (Tacna), la Universidad Nacional de Juliaca (Puno) y la Universidad Nacional Toribio Rodríguez de Mendoza (Amazonas).

La investigación en la PUCP se iniciará por módulos individuales a fin de caracterizar el comportamiento de cada módulo y analizar su impacto según clima. Luego, el estudio se centrará en sistemas fotovoltaicos, los cuales se forman con la unión de varios módulos, según la cantidad de energía que se requiera. El objetivo es probar la generación de energía fotovoltaica para el autoconsumo de una familia promedio de cada región, por lo que los investigadores harán pruebas con sistemas de una potencia nominal de 1.5 kilovatios, que se compone de entre cinco hasta catorce paneles, dependiendo del tamaño de estos.

Modelos de paneles, según eficacia y costo

El equipo de profesionales de la PUCP nos cuenta que las tecnologías de paneles fotovoltaicos analizadas en esta investigación son las más eficientes del mercado actual y, se prevé, lo dominarán por los siguientes diez años. “Se encuentran las más comunes, a base de silicio policristalino, que datan de hace más de 25 años, así como las más modernas, con nuevos componentes, nuevos materiales y nuevos tipos de contacto”, puntualiza el líder del proyecto.

Entre las más novedosas, está la de pantalla de silicio monocristalino, que comprende una superficie delgada de silicio amorfo y transparente, la cual protege la capa del silicio monocristalino y que, además, sirve como conductora de los electrones que se generan dentro de las celdas, ya que los atrae hacia los contactos para inyectarlos a la carga eléctrica externa.

Otra bastante peculiar es la que no muestra los canales de contacto. Es muy delgada y está hecha también a base de silicio. Los contactos conductores son transparentes, y la constituyen dos celdas que funcionan a modo de tándem, con una capa a base de silicio amorfo y la otra a base de silícico microcristalino. Esta característica permite aprovechar un mayor rango del espectro solar.

La diferencia entre paneles se refleja en la potencia y la energía que genera en ciertas condiciones ambientales. La eficiencia radica en cuánto de la irradiancia incidente la convierte en potencia eléctrica por metro cuadrado. Las más comunes van entre 16 % y 17%, mientras que las más modernas superan una eficiencia de 20%. Las de sistema tándem solo alcanzan el 9%, pero compensa su bajo costo.

Así, la tecnología de paneles solares más atractiva y que también reposa en el último piso del campus universitario es la de celdas bifaciales, ya que capta la energía solar que le cae directamente por encima, así como la luz que se refleja desde el suelo. Ello hace que su capacidad aumente entre 5%hasta en 30% respecto a las otras.

Otro panel con tecnología de punta que forma parte de este proyecto, es la fabricada de lámina delgada con un compuesto de Cobre, Indio, Galio y Selenio, material muy distinto al Silicio, que le da un color uniforme, por lo que, además, tiene un aspecto visual muy estético y puede integrarse perfectamente por ejemplo a fachadas de edificios.

Alrededor de 16 años de energía limpia y gratuita

El doctor Jan Palomino afirma que los paneles solares tienen una garantía de hasta 30 años, aproximadamente. “La degradación puede ser distinta. Depende del tipo y cantidad de irradiancia, de rayos ultravioleta, humedad, polvo, entre otros factores ambientales”, detalla.

Para calcular el tiempo de retorno de la inversión de un sistema fotovoltaico en la ciudad de Lima, Palomino Tofflinger toma como base la data metodológica de la NASA, considerando las condiciones climáticas, así como el costo de la electricidad de la red, por lo que deduce que en la capital peruana sería de aproximadamente catorce años, dado que actualmente no existen incentivos como en otros países latinoamericanos.

No obstante, en zonas andinas, en la costa del sur y norte del Perú, incluso en la Amazonia -donde hay más irradiancia y el costo de electricidad de la red es mayor que en Lima- el periodo que debe esperarse para empezar a constatar los beneficios de lo invertido puede reducirse a alrededor de siete años o menos. “Entonces si, por ejemplo, el retorno se da en catorce años, quiere decir que se va a tener alrededor de 16 años de energía limpia gratuita”, concluye el investigador.

Fuente: GESTIÓN.

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