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MARCO TEÓRICO

2.1.                Antecedentes

Electro ecuatoriana, quien ha desarrollado algunos proyectos para el Gobierno Central, a través de la ejecución de los mismos, ha generado para el Ecuador más de 200 megavatios. Han estado presentes en diversos proyectos hidroeléctricos como: Agoyán, Papallacta, Saymirín, Alao, Saucay, Machachi, Illuchi, San Miguel de Car, entre otros. También formaron parte en la generación de energía en la estación de agua potable "La Toma" de Guayaquil.

Además, los servicios y suministros que Electro Ecuatoriana ofrece al sector eléctrico son en el campo de la Petrolero, Industrial, Telecomunicaciones, Eléctrico, Construcción, Servicios Agrícolas, Pecuarios y Ganaderos. Y la ejecución de proyectos de centrales hidroeléctricas y termoeléctricas hasta la provisión de equipos, servicios y gerencia de proyectos de generación de energía eléctrica y construcción de plantas y centrales térmicas, e hidroeléctricas.

En Quito se encuentra EnerPro, con el objetivo de contribuir a un uso más eficiente de la energía en las empresas, EnerPro pone a disposición consultorías que tienen la finalidad de aumentar la productividad y competitividad de las empresas principalmente medianas y pequeñas.

EnerPro, a diferencia de otras empresas relacionadas con energías renovables ofrece una visión general más amplia sustentada en la experiencia de proyectos desarrollados bajo la supervisión de profesionales de gran calidad que vienen trabajando con el único propósito de impulsar el desarrollo  del país     con soluciones viables para problemas energéticos que actualmente nos aquejan.

Entre los proyectos fotovoltaicos de EnerPro se encuentran “Kapawi” Hotel Ecológico ubicado en el Oriente ecuatoriano, así mismo “Sta. Cruz Gardens” complejo turístico ubicado en Galápagos, y  la provisión de equipo e instalación de 140 Sistemas Solares Residenciales en el Pueblo Originario Kwichua Sarayacu  ubicado en el Centro oriente ecuatoriano, y también las diversas consultorías realizadas “Instalación de una Micro Red Fotovoltaica para la población del Cauchal” ubica da en la ciudad de Esmeraldas, “Implementación de Minicentrales Hidroeléctricas” ubicada en la reserva de Biosfera Sumaco, “Modelo de Sostenibilidad con tasa por servicio de electrificación rural con Sistemas Fotovoltaicos” ubicada en el oriente Ecuatoriano, entre otras.

Para Enerpro, una manera de impulsar y dar a conocer todo sobre energías renovables, desarrolla    cursos de capacitación  en temas de energía pueden apoyar en gran medida el logro de un uso  eficiente y racional de la energía en quienes laboran en áreas operativas, de ingeniería de planta, mantenimiento, control de gastos, proyectos, a fin de que cuenten con herramientas que le faciliten la toma de decisiones que conlleven a reducciones importantes y que a la vez se reflejen en una reducción en su facturación mensual.

EnerPro viene desarrollando conjuntamente con el Ministerio de Energía y Minas “Capacitación en Eficiencia Energética” a dictarse en la ciudad de Quito, dichos cursos de Ahorro de Energía contendrán temas como Iluminación, Aire Acondicionado, Motores Eléctricos, Convertidores de Frecuencia, Sistemas Electromotrices, Sistemas de Bombeo, Aire Comprimido, Evaluación Económica, Ahorro de Energía Eléctrica y otros temas afines.

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Bases Teóricas

2.1.1.      Paneles solares.

Es un módulo que, sumado a otros de su tipo, forma parte de una estructura. Solar, por su parte, es un adjetivo que se aplica a aquello relacionado con el sol.

2.1.2.      Calidad de vida.

Es la técnica mediante la cual los participantes buscan lograr un objetivo común, la autorrealización y fomentar la corresponsabilidad, en donde el diálogo, la confrontación de ideas y experiencias, la crítica, la autocrítica y la autoevaluación se hacen instrumentos de trabajo permanente.

2.1.3.      Energía Solar Fotovoltaica

Consiste en la conversión directa de la luz solar en electricidad, mediante un dispositivo electrónico denominado "célula solar"; estas células se interconectan y agrupan en módulos que pueden generar 0,9Kwh/día m² (aprox. 1,5m² un módulo).

Esta conversión de la energía de luz en energía eléctrica es un fenómeno físico conocido como efecto fotovoltaico. La radiación solar es captada por los módulos fotovoltaicos, entonces estos generan energía eléctrica (efecto fotovoltaico) en forma de corriente continua.  Básicamente se distinguen dos tipos de aplicaciones de la energía solar fotovoltaica:

2.1.4.      Los sistemas aislados o autónomos

Estos sistemas tienen como misión garantizar un abastecimiento de electricidad autónomo (independiente de la red eléctrica pública) de consumidores o viviendas aisladas. Estas instalaciones no tienen ninguna limitación técnica en cuanto a la potencia eléctrica que puede producir; solamente motivos de economía y rentabilidad establecen una acotación al número de módulos y acumuladores a instalar.

Las aplicaciones más usuales a nivel doméstico son:

·      Pequeñas instalaciones de iluminación en viviendas (exterior y interior).

·      Instalaciones de bombeo agua de pozos o riego autónomo.

·      Instalaciones en viviendas en las que es más viable económicamente implementar una instalación autónoma que realizar la conexión a la red general, normalmente por lejanía de esta.

2.1.5.      Los sistemas conectados a red.

Esta aplicación tiene la finalidad de conectar a la red una instalación fotovoltaica y vender toda la energía producida la compañía eléctrica, convirtiendo así nuestra casa en una pequeña central productora doméstica.

Razones por las que es interesante este tipo de sistemas

·         Elevada calidad energética.

·         Es una energía limpia y renovable.

·         Una de las soluciones para los problemas del cambio climático, ya que contribuimos eficazmente a la reducción de emisiones de CO2.

2.1.6.      Cómo planteo la instalación

En primer lugar hay que tener claro qué uso le vamos a dar a la vivienda en la que haremos la instalación, pues no es lo mismo si la vivienda es de uso únicamente para las vacaciones, para el fin de semana o para uso diario.

Después, lo importante es planificar los consumos que tenemos (nuestras necesidades), ya que no es lo mismo una pequeña instalación para iluminación de una vivienda que una vivienda en la que queremos dar servicio eléctrico a los electrodomésticos y otros aparatos que habitualmente se utilizan (nevera, televisión, lavadora, ordenadores portátiles, teléfono, radio, taladros etc.).

Para hacer esto, tenemos que saber los consumos en vatios de cada aparato eléctrico que tengamos y multiplicarlo por las horas de uso diario aproximadas, después los sumamos todos y sabremos así nuestras necesidades energéticas.

Es muy importante la utilización de aparatos de bajo consumo, pues de esta manera reduciremos nuestra demanda energética y reducimos el coste de la instalación por l0.

Una vez tenemos claro nuestra demanda energética, dimensionamos el campo fotovoltaico. Nuestro proyecto se aplicara a una hacienda que está alejada de la red de energía convencional, esta hacienda tiene una casa provista de 13 focos, 1 refrigeradora de 16 pies, 1 licuadora, 1 televisor de 21”, y 1 radio grabadora.

2.1.7.           Cómo  formar  un  Sistema Fotovoltaico

Un sistema fotovoltaico está formado por un conjunto de equipos construidos e integrados especialmente para realizar cuatro funciones fundamentales:

·      Transformar directa y eficientemente la energía solar en energía eléctrica

·      Almacenar adecuadamente la energía eléctrica generada

·      Proveer adecuadamente la energía producida (el consumo) y almacenada

·      Utilizar eficientemente la energía producida y almacenada

En el mismo orden antes mencionado, los componentes fotovoltaicos encargados de realizar las funciones  respectivas son:

·      El módulo o panel fotovoltaico

·      La batería

·      El regulador de carga

·      El inversor

·      Las cargas de aplicación (el consumo)

En instalaciones fotovoltaicas pequeñas es frecuente, además de los equipos antes mencionados, el uso de fusibles para la protección del sistema. En instalaciones medianas y grandes, es necesario utilizar sistemas de protección más complejos y, adicionalmente, sistemas de medición y sistemas de control de la carga eléctrica generada.

2.1.8.      Comercialización

En  Ecuador son pocas las empresas que venden estos sistemas solares,  o que proveen de equipos, servicios o desarrollo de proyectos de generación de energía eléctrica diferente de las comunes. Las empresas en el área eléctrica entre sus servicios tienen  el desarrollar proyectos de electrificación con energías renovables.

En Guayaquil podemos mencionar  Electro Ecuatoriana, en  Quito se encuentra ENERPRO

2.1.9.           Estudio técnico

2.1.9.1.                       Esquema simple de un sistema fotovoltaico

2.1.9.1.1.                  Celdas fotovoltaicas

Una celda fotovoltaica es el componente que capta la energía contenida en la radiación solar y la transforma en una corriente eléctrica, basado en el efecto fotovoltaico que produce una corriente eléctrica cuando la luz incide sobre algunos materiales.

Las celdas fotovoltaicas son hechas principalmente de un grupo de minerales semiconductores, de los cuales el silicio, es el más usado. El silicio se encuentra abundantemente en todo el mundo porque es un componente mineral de la arena. Sin embargo, tiene que ser de alta pureza para lograr el efecto fotovoltaico, lo cual encarece el proceso de la producción de las celdas fotovoltaicas.

Una celda fotovoltaica tiene un tamaño de 10 por 10 centímetros y produce alrededor de un vatio a  plena luz del día.

2.1.9.1.2.                  Marco de vidrio y aluminio

Este tiene la función principal de soportar mecánicamente a las celdas fotovoltaicas y de protegerlas de los efectos degradantes de la intemperie, por ejemplo: humedad y polvo.

Todo el conjunto de celdas fotovoltaicas y sus conexiones internas se encuentra completamente aislado del exterior por medio de dos cubiertas, una frontal de vidrio de alta resistencia a los impactos y una posterior de plástico EVA (acetato de vinil etileno).

2.1.9.1.3.                  Potencia

La capacidad energética nominal de los módulos fotovoltaicos se indica en vatios-pico (Wp), lo cual indica la capacidad de generar electricidad en condiciones óptimas de operación. La capacidad real de un módulo fotovoltaico difiere considerablemente de su capacidad nominal, debido a que bajo condiciones reales de operación la cantidad de radiación que incide sobre las celdas es menor que bajo condiciones óptimas.

Por ejemplo, un módulo de 55 Wp es capaz de producir 55 W más o menos un 10 % de tolerancia cuando recibe una radiación solar de 1.000 vatios por metro cuadrado (W/m2) y sus celdas poseen una temperatura de 25 ºC. En condiciones reales, este mismo módulo produciría una potencia mucho menor que 55 W.

2.1.9.1.4.                  Baterías

Debido a que la radiación solar es un recurso variable, en parte previsible (ciclo día-noche), en parte imprevisible (nubes, tormentas); se necesitan equipos apropiados para almacenar la energía eléctrica cuando existe radiación y para utilizarla cuando se necesite. El almacenamiento de la energía eléctrica producida por los módulos fotovoltaicos se hace a través de las baterías. Estas baterías son construidas especialmente para sistemas fotovoltaicos.

Las baterías fotovoltaicas son un componente muy importante de todo el sistema pues realizan tres funciones esenciales para el buen funcionamiento de la instalación:

·      Almacenan energía eléctrica en periodos de abundante radiación solar y/o bajo consumo de energía eléctrica.

·      Proveen la energía eléctrica necesaria en periodos de baja o nula radiación solar. Normalmente en aplicaciones de electrificación rural, la energía eléctrica se utiliza intensamente durante la noche para hacer funcionar tantas lámparas o bombillas así como un televisor o radio, precisamente cuando la radiación solar es nula.

·      Proveen un suministro de energía eléctrica estable y adecuado para la utilización de aparatos eléctricos.

2.1.9.2.              Estudio organizacional

2.1.9.2.1.                  Mantenimiento

El manejo de un sistema solar fotovoltaico es tan fácil como conectarse a la red pública.  El mantenimiento normal consiste en limpiar de vez en cuando los vidrios de los paneles. Se puede aprender cómo mantener las baterías (secas o de gel) y controlar el buen estado del sistema. La mayoría de los equipos, como reguladores o inversores, tienen indicadores del estado o del funcionamiento. No se tiene que pagar panillas de consumo de luz o comprar y transportar combustible.

No tiene que preocuparse de problemas de aumento de consumo, porque los sistemas son modulares. Tampoco hay que preocuparse de aumentos del precio de la energía eléctrica o peor de fallas o apagones de la red pública eléctrica.

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Definición de términos básicos

2.1.1.      Energía

La energía en términos generales está relacionada con la capacidad de generar movimiento o lograr la transformación de algo.

En el ámbito económico y tecnológico, la energía hace referencia a un recurso natural y los elementos asociados que permiten hacer un uso industrial del mismo.

Para la física, la energía es una magnitud abstracta que está ligada al estado dinámico de un sistema cerrado y que permanece invariable con el tiempo.

2.1.2.      Sistema

Un sistema de manera general es un  módulo ordenado de elementos que se encuentran interrelacionados y que interactúan entre sí.

Un sistema en matemáticas  es un conjunto organizado de definiciones, símbolos y otros instrumentos del pensamiento.

Sistema en informática, es el conjunto de hardware, software y soporte humano que forman parte de una empresa u organización. Incluyen ordenadores con los programas necesarios para procesar datos y las personas encargadas de su manejo.

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Hipótesis

El diseño, construcción e implementación de una escala de paneles solares en comunidades aledañas del cantón Portoviejo, de difícil acceso a la fuente de energía convencional influye de gran manera en la calidad de vida de las personas que allí habitan.

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Variable independiente: Escala de paneles solares.
Variable dependiente: Calidad de vida.