Observatorio de Energía Renovable para ALC DIMENSIONAMIENTO DE UN SFV AUTÓNOMO EN CASUARITO (Vichada) JAIRO BENAVIDES G

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1 Observatorio de Energía Renovable para ALC DIMENSIONAMIENTO DE UN SFV AUTÓNOMO EN CASUARITO (Vichada) JAIRO BENAVIDES G 2011

2 1. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO Casuarito (Vichada), perteneciente al municipio de Puerto Carreño, está ubicado en una zona tropical, y aunque tiene dos medios de transporte: vía fluvial y via terrestre, está aislado por eso no se encuentra dentro del SIN. Las necesidades energéticas del municipio, hacen que sea urgente desarrollar una solución viable, para tener un flujo constante de energía en el colegio, y las viviendas que se encuentra tanto en el núcleo urbano como dispersas, puesto que en este momento la energía eléctrica sólo se tiene de 5 de la tarde a 10 de la noche, por medio de plantas eléctricas. Objetivo general Proveer de energía eléctrica a la población de Casuarito (Vichada), mediante el aprovechamiento del potencial solar como fuente de energía renovable, no convencional y sostenible. Objetivos específicos Proporcionar energía eléctrica a los habitantes de la región mediante energía solar Desarrollar y establecer procesos de inducción, capacitación, acompañamiento, monitoreo y evaluación, que permitan a la comunidad la adaptación de la tecnología y la operación eficiente de los sistemas instalados a mediano y largo plazo. Dotar de energía eléctrica al colegio de la comunidad utilizando el potencial solar y usarlo como proyecto piloto en Colombia. Descripción Se hace necesario suplir la necesidad energética de una estructura tipo casa rural en la población de Casuarito (Vichada), Colombia y con estudios previos que se realizaron se puede concluir que la energía renovable es una buena opción. Por razones de la disponibilidad del recurso, se elige la energía solar fotovoltaica como solución. Información disponible: horas de sol estándar MES HSS Enero 8-9 Febrero 8-9 Marzo 6-7 Abril 4-5

3 Mayo 3-4 Junio 3-4 Julio 3-4 Agosto 3-4 Septiembre 4-5 Octubre 5-6 Noviembre 6-7 Diciembre 8-9 Promedio Anual HSS CASUARITO (Vichada) HSS peor mes: 3-4, para cálculos se usará 3,5 A continuación se muestra el mapa de uno de los peores meses:julio

4 Ubicación Casuarito, temperatura promedio: 25 c.

5 Fuente: Google Earth

6 DESCRIPCIÓN DE LAS CARGAS Basándose en las estadísticas del DANE por región, se realizó el cuadro de carga.

7 DESCRIPCIÓN CANTIDAD CARGA Ventilador 1 80 w Televisor w Licuadora w Luminarias 6 25 w Nevera w Equipo de Sonido w TOTAL 1050 W DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO (SFV) AUTÓNOMO En primera instancia se establece la tensión nominal del sistema que debe ser equivalente para todos los equipos y cargas del mismo.

8 CONDICIONES Las cargas AC están unificadas para funcionar a 120 v nominales. EnergiaAC : k Pi * ni i Wh factor deinversion i: elemento. Pi: potencia nominal del elemento. ni: numero del horas al día que se encuentra en uso CARGA AC POTENCIA ELEMENTO CANTIDAD POTENCIA TOTAL HORAS DE USO Ventilador F INV ENERGIA 355, Televisor , Licuadora , ,9 Luminarias Nevera ,66667 Grabadora , ENERGIA TOTAL Wh/dia 3121, DONDE: F INV: factor de inversión = 0.9. Es utilizado en aplicaciones que dispongan de cargas AC, es necesaria la utilización de un inversor que convierta la energía generada por un sistema fotovoltaico en una señal sinusoidal. El factor de inversión es un valor relacionado con la eficiencia de operación del mismo, siendo menor que la unidad debido a que parte de la potencia de la señal de entrada se toma para el funcionamiento propio del inversor. Otra consideración, es que la eficiencia del inversor aumenta conforme la exigencia de carga se acerca a la potencia nominal del inversor, ya que al consumir una potencia constante en su funcionamiento, y bajo exigencias de carga pequeñas, el porcentaje de potencia consumida por el inversor es alto respecto a la potencia que entrega el inversor. 2. Energía total:

9 Energia TOTAL : EnergiaAC [W.h] Energia * 1 [W.h] Energía totalcorregida : TOTAL FS ENERGIA TOTAL 3121, FACTOR DE SEGURIDAD 0,15 ENERGIA TOTAL CORREGIDA 3589, F actor de seguridad = Los sistemas fotovoltaicos son susceptibles a las diferentes condiciones ambientales del sector de ubicación, las cuales afectan la energía que éstos generan. En adición a lo anterior, se presentan perdidas en los elementos y/o en las conexiones entre éstos. Por éstas razones se incluye el uso de un factor de seguridad que conlleva a un sobre-dimensionamiento de la energía que debe suministrar el arreglo de módulos fotovoltaicos a fin de realizar una compensación de la energía no suministrada por las perdidas presentes en el sistema y por factores ambientales como baja radiación solar, sombras sobre los módulos, elevación de temperatura y demás. La energía total suministrada a la carga es el valor hasta el momento, más importante para continuar con el dimensionamiento del SFV autónomo. 3. corriente de carga equivalente (CI) Carga equivalente en corriente: En este apartado se evalúa la corriente en A.h que debe suministra el generador ante las exigencias de carga propuestas en la operación del sistema. Energía totalcorregida Ci : V. del sistema [A.h] CI 149, cálculos del módulo Referencia del modulo seleccionado: PS300M -24/T

10 MODULO FOTOVOLTAICO MONOCRISTALINO DE ALTO RENDIMIENTO. Fabricante: Phono Solar Especificaciones: Ci I.p del generador : [Amp] HSS I.pico del generador. # Módulosen paralelo : Im. del modulo Se establece IM como la corriente entregada por el generador en el punto de máxima potencia al percibir radiación de valor estándar. POT PICO GENERADOR 42, IM 8,39 5. BANCO DE BATERÍAS Referencia de la batería seleccionada: 5 OPZS 350/5 de ENERCELL Capacidad nominal del banco : Ci*#días #Baterias en serie : V.sistema V.nominal de la batería Capacidad corregida del banco : de autonomía [A.h] Capacidad nominal del banco P.d [A.h]

11 DÍAS DE AUTONOMÍA 3 CAPACIDAD NOMINAL CORREGIDA 559 PROFUNDIDAD DE DESCARGA 0,8 Con el valor anterior se determina que sería necesario un banco para 500 A en 100 horas, para esta referencia se ajusta un banco de baterías de 12 celdas, con cada celda de (2V), para un total de 24 V, la cual es la tensión del sistema. Además, es necesario tener en cuenta que el banco está ubicado en Manizales, lo que aumenta su costo, y aparte su construcción demora 8 semanas. 6. REGULADOR DE CARGA El regulador de carga se dimensiona empleando la corriente de corto circuito del generador fotovoltaico. REGULADOR MPPT Referencia seleccionada: 45 A TS-MPPT- TS-MPPT-4545 DE MORINING STAR 7. INVERSOR Para realizar el cálculo del inversor, se tiene en cuenta la potencia total ac, es decir se aproxima a 1 kw. Cabe resaltar que la referencia seleccionada ya incluye la sonda de temperatura. INVERSOR POTENCIA AC 990

12 Referencia seleccionada: PST-100S-24ª de SAMLEX 8. CALCULO DE CONDUCTORES El cálculo de conductores se divide en dos partes: 1. un conductor que comunique modulo-regulador-baterías. Para esta primera etapa se utiliza la corriente del regulador estimada anteriormente y que es aproximadamente 45 amperios, pero por seguridad seleccionamos el de 50 A.

13 2. conductores hacia las cargas: Para este cálculo es necesario la ubicación de las cargas, como no se tienen datos concretos se unifica el calibre en las cargas se elige el AWG 12, aunque cabe la posibilidad que las viviendas ya cuenten con instalación eléctrica interna. RESULTADO: 9. COSTOS EQUIPO CANTIDAD FABRICANTE MODELO COSTO COSTO TOTAL MODULOS 4 PHONOSOLAR BATERIA 12 CELDAS (2 V) PS300M - 24/T $ ,00 ENERCELL 5 OPZS 350/5 $ $ REGULADOR 1 MORNING STAR TS-MPPT-45 $ ,00 INVERSOR 1 SAMLEX PST-100S-24A $ ,00 SUBTOTAL ,00 IVA 16% TOTAL ,00

14 Esto significa que para la población nuclear de CASUARITO (Vichada) que es 260 personas, y basándose en el censo del DANE, en donde especifica que por unidad de vivienda son 4 personas, se llegaría a un final de 65 unidades de vivienda. Es decir que cada unidad de vivienda tendría un costo de $ , para un total de $ sin tener en cuenta los costos de transporte, costos de conductores, y mano de obra.

15 Organización de las Naciones Unidas Para el Desarrollo Industrial DIMENSIONAMIENTO DE UN SFV AUTÓNOMO PARA EL INTERNADO CERRO DE LA TETA (Uribia, Guajira) Jairo Alberto Benavides Consultor

16 1. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO La comunidad WAYUU está ubicada en el municipio de Uribia, allí está ubicado el internado Cerro de la Teta con acceso terrestre a través de carreteras no pavimentadas. En el momento no cuentan con servicio de energía eléctrica, y el internado de la zona requiere de este servicio, para llevar a cabo una educación completa que involucre acceso a la tecnología y a la educación. Las necesidades energéticas de la comunidad, hacen que sea urgente desarrollar una solución viable, para tener un flujo constante de energía en el internado de la zona. Objetivo general Proveer de energía eléctrica a la comunidad WAYUU (Guajira), mediante el aprovechamiento del potencial solar como fuente de energía renovable, no convencional y sostenible. Objetivos específicos Proporcionar energía eléctrica al internado de la comunidad mediante energía solar Desarrollar y establecer procesos de inducción, capacitación, acompañamiento, monitoreo y evaluación, que permitan a la comunidad la adaptación de la tecnología y la operación eficiente de los sistemas instalados a mediano y largo plazo. Antecedentes En lo que respecta al territorio colombiano, los Wayuu alcanzan una población de personas distribuidas en rancherías, es decir, en pequeños conjuntos de casas que albergan familias de un mismo parentesco por línea materna y diseminada en el paisaje geográfico cercano a los pozos de agua. Ocupan un territorio de una extensión de kms cuadrados, de los cuales corresponden a Colombia, a los municipios de Uribia, Manaure y Maicao en el departamento de Guajira. En el siglo XX se han visto afectados por la explotación petrolera del lago de Maracaibo y por la apertura de la mina de carbón El Cerrejón y de su puerto en la Alta Guajira, a mediados de los años ochenta. Descripción Se hace necesario suplir la necesidad energética de un internado en el Cerro de la Teta para la comunidad WAYUU de Uribia (Guajira), Colombia. Para estudios se usó la información de Maicao, porque es el municipio más cercano al corregimiento.

17 Información disponible: horas de sol estándar Para cálculos se tomó la población de Maicao, cercana al Cerro de la Teta. 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 HSS CERERO DE LA TETA (Guajira) Ubicación CERRO DE LA TETA (Guajira), temperatura promedio: 26,4 c.

18 La comunidad WAYUU se ubica en la península de la Guajira, esta es generalmente plana y no presenta sistemas de elevación importantes. Tiene las temperaturas de mayor elevación del planeta. Por estar sometida la Guajira durante la mayor parte del año a la acción de los vientos alisios, escasos de humedad, la península es muy árida y desértica. Las lluvias, cuando llegan, son fuertes y torrenciales y desaparecen rápidamente.

19 1. DESCRIPCIÓN DE LAS CARGAS CANTIDAD ÁREA DESCRIPCIÓN 22 AULAS DORMITORIOS PROFESORES DORMITORIOS ESTUDIANTES SALA DE COMPUTADORES 1 COCINA 1 TALLER 1 BIBLIOTECA 1 AUDITORIO 3 OFICINAS ADMINISTRATIVAS UNIDADES X ÁREA POTENCIA UNIT. TOTAL UNIDADES POTENCIA TOTAL LUMINARIAS TELEVISOR DVD DECODIFICADOR LUMINARIAS TELEVISOR DVD DECODIFICADOR VENTILADOR DE TECHO COMPUTADOR LUMINARIAS TELEVISOR DVD DECODIFICADOR VENTILADOR DE TECHO EQUIPO DE SONIDO COMPUTADOR LUMINARIAS VENTILADOR DE TECHO LUMINARIAS REGRIGERADOR (24 DC) LICUADORA LUMINARIAS REGRIGERADOR (24 DC) LUMINARIAS COMPUTADOR VENTILADOR DE TECHO TELEVISOR DVD DECODIFICADOR AMPLIFICADOR DE AUDIO LUMINARIAS VENTILADOR DE TECHO LUMINARIAS COMPUTADOR VENTILADOR DE TECHO OTROS SISTEMA DE BOMBEO (DC) TOTAL POTENCIA (W)

20 Por razones de costos y de diseño eléctrico, se consideró dividir el sistema en 4 circuitos, cabe aclarar que equipos como hornos y despulpadoras no se consideran dentro del proyecto puesto que son cargas de mucho consumo de potencia, por lo cual requiere de mucha infraestructura para suplirlas. No. CIRCUITO DESCRIPCIÓN CANTIDAD POTENCIA UNIT POTENCIA TOTAL 1 2 TELEVISOR DVD DECODIFICADOR POTENCIA TOTAL CIRCUITO LUMINARIAS EQUIPO DE SONIDO AMPLIFICADOR DE AUDIO VENTILADORES LICUADORA POTENCIA TOTAL CIRCUITO COMPUTADORES POTENCIA TOTAL CIRCUITO BOMBA DE AGUA REFRIGERADOR POTENCIA TOTAL CIRCUITO POTENCIA TOTAL

21 2. DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO (SFV) AUTÓNOMO En primera instancia se establece la tensión nominal del sistema que debe ser equivalente para todos los equipos y cargas del mismo. CONDICIONES Las cargas DC están unificadas para funcionar a 24 v nominales. Las cargas AC están unificadas para funcionar a 120 v nominales. Intensidad y Ángulo de Inclinación De acuerdo con las cargas seleccionadas y las horas de sol estándar del lugar, se establece la intensidad por mes y así mismo por el método del peor mes: mayo, se propone el ángulo de inclinación: 12º para el mejor aprovechamiento del recurso solar en todo el año.

22 2.1 CIRCUITO 1 Comprende los televisores, decodificadores y DVD`s de todo internado. Tensión del sistema : 48 V DC Cuadro de Carga

23 2.1.2 Cálculos del módulo Referencia del modulo seleccionado: PS300M-24T MODULO FOTOVOLTAICO MONOCRISTALINO DE ALTO RENDIMIENTO. Fabricante: PHONOSOLAR Especificaciones Técnicas:

24 Basándose en la Intensidad Corregida, y la tensión del sistema, se seleccionó paneles monocristalinos de 300 W, porque son los más apropiados para la demanda de energía existente y sobretodo por sus características eléctricas.. Así, queda definido que son 7 módulos en paralelo y 2 en serie, para un total de 14 módulos Banco de Baterías Referencia de la batería seleccionada: MT BATERÍA TIPO AGM Fabricante: M-TEK Se elige una batería con capacidad de 255Ah a 12V para que se ajuste a las necesidades de la carga, tipo AGM (AbsortionGlass Mat), ya que tiene una resistencia eléctrica interna muy baja. Esto, combinado con la migración más rápida de ácido permite que las baterías AGM entreguen y absorban tasas más altas de corriente eléctrica que otras baterías selladas durante su carga y descarga. Además, las baterías con tecnología AGM se pueden cargar a una tensión normal, como cualquier otra batería plomo-ácido, no es necesario volver a calibrar los sistemas ya instalados o comprar cargadores especiales para ese tipo de tecnología, y sobretodo lo más importante es que no requieren mantenimiento. De esta forma, para cumplir con la tensión del sistema quedan 5 baterías en paralelo y 4 en serie, para un total de 20 baterías MT

25 Especificaciones Técnicas:

26 2.1.4 Regulador de Carga Referencia seleccionada: FLEXMAX 80 Fabricante: OUTBACK En cuanto al regulador de carga se eligió uno que soportara la corriente del sistema (75.25A), en las referencias comerciales se encuentra FLEXMAX 80 que soporta 80A y además tiene la característica MPPT (seguimiento de punto de máxima potencia)lo cual hace que se obtenga el máximo aprovechamiento de la energía de los paneles. Además admite tensiones de 12V, 24V 48V y 60V DC.

27 2.1.5 Inversor Para realizar el cálculo del inversor, se tiene en cuenta la potencia total AC (4082 W), es decir se aproxima a 4 kw. Referencia seleccionada: SUNNY ISLAND 4248-US Fabricante: SMA

28 El inversor elegido está diseñado para soportar 4 kw que se necesita para las cargas, tiene la tensión del sistema 48V DC, y entrega señal pura de 120 AC y con frecuencia a 60 Hz. Especificaciones Técnicas:

29 2.1.6 Comportamiento del Sistema Como se observa el sistema suple la necesidad del internado DEL CERRO DE LA TETA a lo largo del año, y en la mayoría de los meses es más la energía generada que la consumida Cálculo de Conductores Cabe anotar, que son longitudes preliminares pues estas deben ser adaptadas a las condiciones reales del internado. El cálculo de conductores se divide en dos etapas: 1. Sistemas DC 2. Sistemas AC Para esta primera etapa se divide en tres circuitos:

30 1. Del Generador al Regulador 2. De la Batería al Inversor 3. Del Regulador a la Batería Para la segunda etapa solo hay un circuito: Inversor a Cargas AC. De acuerdo a las siguientes tablas se resume el cableado en:

31 Para el cálculo del sistema AC es necesario la ubicación de las cargas, como no se tienen datos concretos se unifica el calibre en las cargas se elige el AWG 14 THWN Protecciones Como se evidencia en la tabla anterior se requiere un fusible y un interruptor por cada circuito. Cabe resaltar que los equipos como regulador de carga e inversor tienen protecciones internas, por otro lado para el circuito de Inversor a cargas AC es necesario un interruptor termo-magnético para una mayor protección a las cargas, ya que este permite actuar por intensidad o por temperatura.

32 2.1.9 Cargas Cargas DC Para el internado se sugiere el Refrigerador de 225 L

33 Bomba de Agua Cargas AC

34 COSTOS CIRCUITO 1 EQUIPO CANTIDAD FABRICANTE MODELO COSTO COSTO TOTAL MODULOS 14 PHONOSOLAR PS300M24T $ BATERIA 20 MTEK MT $ REGULADOR 1 OUTBACK FLEXMAX80 $ INVERSOR 1 SMA SUNNY ISLAND 4248 $ SUBTOTAL IVA 16% TOTAL CIRCUITO 2 Comprende luminarias, ventiladores, equipos de sonido, amplificador de audio y licuadora. Cabe aclarar que los ventiladores y los equipos de sonido se agregan en los costos de este circuito como sugerencia, en todo caso si se compraran de otro modelo debe cumplir con las mismas características eléctricas para que el sistema permanezca estable. Tensión del sistema : 48 V DC

35 3.1.1 Cuadro de Carga Como se observa en el cuadro de carga, la potencia instalada y la demanda de energía son muy similares al circuito No. 1, por lo que se tienen los mismos parámetros de diseño y los mismos equipos, la única diferencia radica en que se debe aumentar en 4 baterías más COSTOS CIRCUITO 2 EQUIPO CANTIDAD FABRICANTE MODELO COSTO COSTO TOTAL MODULOS 14 PHONOSOLAR PS300M24T $ BATERIA 24 MTEK MT $ REGULADOR 1 OUTBACK FLEXMAX80 $ INVERSOR 1 SMA SUNNY ISLAND $ VENTILADOR 32 KALLEY KVT140Z3 $ EQUIPO DE SONIDO 3 PANASONIC SCAKXSP $ SUBTOTAL IVA 16% TOTAL

36 4.1 CIRCUITO 3 Comprende los computadores de la sala de sistemas, la biblioteca, las oficinas administrativas y los dormitorios de los profesores. Tensión del Sistema : 48 V DC Cuadro de Carga Como se observa en el cuadro de carga, la potencia instalada y la demanda de energía son muy similares al circuito No. 1, por lo que se tienen los mismos parámetros de diseño y los mismos equipos, excepto las baterías. Ya que se deben agregar COSTOS CIRCUITO 3 EQUIPO CANTIDAD FABRICANTE MODELO COSTO COSTO TOTAL MODULOS 14 PHONOSOLAR PS300M24T $ BATERIA 24 MTEK MT $ REGULADOR 1 OUTBACK FLEXMAX80 $ INVERSOR 1 SMA SUNNY ISLAND $ SUBTOTAL IVA 16% TOTAL

37 5.1 CIRCUITO 4 Comprende las cargas DC, es decir la bomba de agua y los refrigeradores. Tensión del Sistema : 24 V DC Cuadro de Carga Cálculos del módulo Referencia del modulo seleccionado: PS300M-24T MODULO FOTOVOLTAICO MONOCRISTALINO DE ALTO RENDIMIENTO. Fabricante: PHONOSOLAR Especificaciones Técnicas:

38 Basándose en la Intensidad Corregida, y la tensión del sistema, se seleccionó paneles monocristalinos de 300 W, porque son los más apropiados para la demanda de energía existente y sobretodo por sus características eléctricas.así, queda definido que son 8 módulos en paralelo y 1 en serie, para un total de 8 módulos Banco de Baterías Referencia de la batería seleccionada: MT BATERÍA TIPO AGM Fabricante: M-TEK Se elige una batería con capacidad de 255Ah a 12V para que se ajuste a las necesidades de la carga, tipo AGM (AbsortionGlass Mat), ya que tiene una resistencia eléctrica interna muy baja. Esto, combinado con la migración más rápida de ácido permite que las baterías AGM entreguen y absorban tasas más altas de corriente eléctrica que otras baterías selladas durante su carga y descarga. Además, las baterías con tecnología AGM se pueden cargar a una tensión normal, como cualquier otra batería plomo-ácido, no es necesario volver a calibrar los sistemas ya instalados o comprar cargadores especiales para ese tipo de tecnología, y sobretodo lo más importante es que no requieren mantenimiento. De esta forma, para cumplir con la tensión del sistema quedan 4 baterías en paralelo y 2 en serie, para un total de 8 baterías MT

40 5.1.4 Regulador de Carga Referencia seleccionada: TS-60S Fabricante: MORNINGSTAR

41 En cuanto al regulador de carga se eligió uno que soportara la corriente del sistema (53.5A), en las referencias comerciales se encuentra TS-60S- que soporta 60A y además tiene la característica MPPT (seguimiento de punto de máxima potencia)lo cual hace que se obtenga el máximo aprovechamiento de la energía de los paneles. Además admite tensiones de 12V, 24V 48V y 60V DC Comportamiento del Sistema Como se observa el sistema suple la necesidad del internado Flor del Paraiso a lo largo del año, y en la mayoría de los meses es más la energía generada que la consumida Cálculo de Conductores Cabe anotar, que son longitudes preliminares pues estas deben ser adaptadas a las condiciones reales del internado. El cálculo de conductores tiene una etapa:

42 1. Sistemas DC Esta etapa se divide en tres circuitos: Del Generador al Regulador Del Regulador a la Batería No existe el circuito del regulador de carga al inversor, puesto que se manejan cargas en DC. De acuerdo a las siguientes tablas se resume el cableado en:

43 5.1.7 Protecciones Como se evidencia en la tabla anterior se requiere un fusible y un interruptor por cada circuito, de acuerdo a las necesidades eléctricas de cada circuito COSTOS CIRCUITO 4 EQUIPO CANTIDAD FABRICANTE MODELO COSTO COSTO TOTAL MODULOS 8 PHONOSOLAR PS300M24T $ BATERIA 8 MTEK MT $ REGULADOR 1 MORNINGSTAR TS-60S $ SUBTOTAL IVA 16% TOTAL

44 6. COSTOS TOTALES CIRCUITO COSTO TOTAL Esto significa que para el internado del Cerro de la Teta (Uribia, Guajira) tendría una inversión de $ sin tener en cuenta los costos de transporte, costos de conductores, fusibles e interruptores y mano de obra, y con longitudes aproximadas de cada circuito. Cabe anotar que el precio de los productos es de empresas en Colombia, luego se evitan costos de importación, aranceles y fletes, excepto el inversor.

45 Organización de las Naciones Unidas Para el Desarrollo Industrial DIMENSIONAMIENTO DE UN SFV AUTÓNOMO PARA LA COMUNIDAD WIWA (BECERRIL, César) Jairo Alberto Benavides Consultor

46 1. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO La comunidad WIWA está ubicada en el municipio de Becerril, con acceso terrestre a través de carreteras no pavimentadas. En el momento no cuentan con servicio de energía eléctrica puesto que la red eléctrica pasa aproximadamente a unos 5 Km. Las necesidades energéticas de la comunidad, hacen que sea urgente desarrollar una solución viable, para tener un flujo constante de energía en la escuela y las 60 viviendas del sector. Objetivo general Proveer de energía eléctrica a la comunidad WIWA (César), mediante el aprovechamiento del potencial solar como fuente de energía renovable, no convencional y sostenible. Objetivos específicos Proporcionar energía eléctrica a la escuela de la comunidad mediante energía solar Desarrollar y establecer procesos de inducción, capacitación, acompañamiento, monitoreo y evaluación, que permitan a la comunidad la adaptación de la tecnología y la operación eficiente de los sistemas instalados a mediano y largo plazo. Dotar del servicio de energía eléctrica a las 60 casas de la comunidad WIWA Antecedentes La constitución social de su actual territorio se relaciona con el proceso colonizador y la expansión de la frontera agrícola y ganadera que tomó fuerza después de la guerra de los mil días. Hacia finales del siglo XIX además del impacto colonizador que propició el inicio de las migraciones indígenas, el establecimiento de las misiones y de su sistema de orfelinatos y escuelas, influyeron de manera determinante en la dinámica cultural de los WIWA. Más recientemente se vieron afectados por el auge de la marihuana, cuya consolidación produjo un largo proceso de descomposición social y violencia en la región y así mismo, por el establecimiento de haciendas a cargo de colonos. Ante esta situación muchos indígenas huyeron, se integraron al resguardo Koguio se desplazaron hacia tierras altas. Una vez terminado el período del cultivo de marihuana, iniciaron un proceso de retorno hacia sus tierras asociado al establecimiento de la organización indígena Gonawindua-Tairona y al nombramiento del primer cabildo.

47 Descripción Se hace necesario suplir la necesidad energética de una escuelarural en la comunidad WIWA de Becerril (César), Colombia. Información disponible: horas de sol estándar 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 HSS BECERRIL (César)

48 Para cálculos se tomó la población de Valledupar, cercana a la población de Becerril, en donde se encontró que HSS peor mes: 4,77 Octubre. Ubicación Becerril (César), temperatura promedio: 25,6 c.

49 Fuente: Google Earth Habitan en la Sierra Nevada de Santa Marta, departamentos de Cesar, La Guajira y Magdalena. Comparten el territorio con parte de los resguardos de los kogui y arhuacos. Algunos de sus principales asentamientos se localizan entre la cuenca media-alta del río Ranchería y el río Cesar y Badillo. 1. DESCRIPCIÓN DE LAS CARGAS (ESCUELA)

50 Comunidad AWA 2. DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO (SFV) AUTÓNOMO PARA UNA ESCUELA En primera instancia se establece la tensión nominal del sistema que debe ser equivalente para todos los equipos y cargas del mismo. CONDICIONES Las cargas DC están unificadas para funcionar a 24 v nominales. Las cargas AC están unificadas para funcionar a 120 v nominales. 2.1 Intensidad y Ángulo de Inclinación De acuerdo con las cargas seleccionadas y las horas de sol estándar del lugar, se establece la intensidad por mes y así mismo por el método del peor mes: octubre, se propone el ángulo de inclinación: 11º para el año.

51 2.2 Cálculos del módulo Referencia del modulo seleccionado: PS190M-24/F MODULO FOTOVOLTAICO MONOCRISTALINO DE ALTO RENDIMIENTO. Fabricante: PHONOSOLAR Especificaciones:

52 Basándose en la Intensidad Corregida, y la tensión del sistema, se seleccionó paneles monocristalinos de 190w, porque son más pequeños, fáciles de transportar, menos pesados y sobretodo por sus características eléctricas, que hacen que se adapten a equipos menos costosos. Así, queda definido que son 11 módulos en paralelo y 1 en serie, para un total de 11 módulos. 2.3 Banco de Baterías

53 Referencia de la batería seleccionada: OPZS 350/5 Fabricante: ENERCELL Estas baterías tienen la particularidad de soportar gran cantidad de ciclos profundos debido que por su construcción el material activo no puede desprenderse de la rejilla. Además, estas baterías pueden llegar alcanzar 10 años de vida útil y presenta un buen comportamiento ante descargas profundas. El único inconveniente es que se requiere de un bajo mantenimiento. Especificaciones:

54 2.4 Regulador de Carga Referencia seleccionada: FLEXMAX 80 Fabricante: OUTBACK En cuanto al regulador de carga se eligió uno que soportara la corriente del sistema (73.56A), en las referencias comerciales se encuentra FLEXMAX 80 que soporta 80A y además tiene la característica MPPT (seguimiento de punto de máxima potencia)lo cual hace que se obtenga el máximo aprovechamiento de la energía de los paneles. Además admite tensiones de 12V, 24V 48V y 60V DC.

55 2.5 Inversor Para realizar el cálculo del inversor, se tiene en cuenta la potencia total AC (1915 W), es decir se aproxima a 2 kw.

56 Referencia seleccionada: PST-100S-24 Fabricante: SAMLEX Especificaciones:

57 El inversor elegido está diseñado para soportar el 2 kw que se necesita para las cargas, tiene la tensión del sistema 24V DC, y entrega señal pura de 120 AC y con frecuencia a 60 Hz. 2.6 Comportamiento del Sistema Como se observa el sistema suple la necesidad de la escuela de la Comunidad WI WA a lo largo del año, en la mayoría de los meses es más la energía generada que la consumida Cálculo de Conductores El cálculo de conductores se divide en dos etapas: 1. Sistemas DC 2. Sistemas AC Para esta primera etapa se divide en tres circuitos:

59 Para el cálculo del sistema AC es necesario la ubicación de las cargas, como no se tienen datos concretos se unifica el calibre en las cargas se elige el AWG 14 THWN, aunque cabe la posibilidad que las viviendas ya cuenten con instalación eléctrica interna. RESULTADO: 2.8 Protecciones

60 Como se evidencia en la tabla anterior se requiere un fusible y un interruptor por cada circuito. Cabe resaltar que los equipos como regulador de carga e inversor tienen protecciones internas, por otro lado para el circuito de Inversor a cargas AC es necesario un interruptor termo-magnético para una mayor protección a las cargas, ya que este permite actuar por intensidad o por temperatura. 2.9 Cargas

61 3. COSTOS (ESCUELA) EQUIPO CANTIDAD FABRICANTE MODELO COSTO COSTO TOTAL REGULADOR 1 OUTBACK FLEXMAX80 $ ,00 INVERSOR 1 SAMLEX MODULOS 11 PS190M- PHONOSOLAR 24F $ ,00 $ BATERIA 36 ENERCELL OPZS 305/ ,00 PST-200S- 24A $ ,00 NEVERA 1 STECA FR165-R $ ,00 SUBTOTAL ,00 IVA 16% TOTAL ,00 Esto significa que para la escuela de la comunidad WIWA (César) tendría una inversión de $ sin tener en cuenta los costos de transporte, costos de conductores, fusibles e interruptores y mano de obra. Cabe anotar que el precio de los productos es de empresas en Colombia, luego se evitan costos de importación, aranceles y fletes. 4. DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO (SFV) AUTÓNOMO PARA VIVIENDA En primera instancia se establece la tensión nominal del sistema que debe ser equivalente para todos los equipos y cargas del mismo.

62 CONDICIONES Las cargas DC están unificadas para funcionar a 12 v nominales. Las cargas AC están unificadas para funcionar a 120 v nominales. 4.1 Cuadro de Carga Vivienda Comunidad WIWA

63 4.2 Intensidad y Ángulo de Inclinación De acuerdo con las cargas seleccionadas y las horas de sol estándar del lugar, se establece la intensidad por mes y así mismo por el método del peor mes: Junio, se propone el ángulo de inclinación: 5º para el año. 4.3 Cálculos del módulo Referencia del modulo seleccionado: STP MODULO FOTOVOLTAICO POLICRISTALINO DE ALTO RENDIMIENTO. Fabricante: SUNTECH

64 Especificaciones: Basándose en la Intensidad Corregida, y la tensión del sistema, se seleccionó paneles policristalinos de 120w, porque son más pequeños, fáciles de transportar, menos pesados y sobretodo por sus características eléctricas, que hacen que se adapten a equipos menos costosos. Así, queda definido que son 11 módulos en total. 4.4 Banco de Baterías

65 Referencia de la batería seleccionada: MT122550L Fabricante: MTEK Se elige una batería con capacidad de 255Ah a 12V para que se ajuste a las necesidades de la carga, tipo AGM (AbsortionGlass Mat), ya que tiene una resistencia eléctrica interna muy baja. Esto, combinado con la migración más rápida de ácido permite que las baterías AGM entreguen y absorban tasas más altas de corriente eléctrica que otras baterías selladas durante su carga y descarga. Además, las baterías con tecnología AGM se pueden cargar a una tensión normal, como cualquier otra batería plomo-ácido, no es necesario volver a calibrar los sistemas ya instalados o comprar cargadores especiales para ese tipo de tecnología. De esta forma, para cumplir con la tensión del sistema quedan 3 baterías en paralelo y 2 en serie, para un total de 6 baterías MT Especificaciones: 4.5 Regulador de Carga Referencia seleccionada: TRISTAR Fabricante: MORNINGSTAR

66 En cuanto al regulador de carga se eligió uno que soportara la corriente del sistema (38.50A), en las referencias comerciales se encuentra TRISTAR 45 que soporta 45A y además tiene la característica MPPT (seguimiento de punto de máxima potencia)lo cual hace que se obtenga el máximo aprovechamiento de la energía de los paneles. Además admite tensiones de 12V, 24V 48V y 60V DC. Especificaciones:

67 4.6 Inversor Para realizar el cálculo del inversor, se tiene en cuenta la potencia total AC (280 W), es decir se aproxima a 600W, puesto que el sistema se sobredimensiona para que las casas puedan conectar una potencia de 0.5 kw Referencia seleccionada: PST-60S-12 Fabricante: SAMLEX El inversor elegido está diseñado para soportar el 0.6 kw que se necesita para las cargas presentes y cargas futuras, tiene la tensión del sistema 12V DC, y entrega señal pura de 120 AC y con frecuencia a 60 Hz. Especificaciones:

68 4.7 Comportamiento del Sistema Como se observa el sistema suple la necesidad de las viviendas de la Comunidad WI WA a lo largo del año, en la mayoría de los meses es más la energía generada que la consumida, de hecho se observa gran cantidad de energía sobrante, puesto que está pensada para cargas futuras, para una potencia instalada de máximo 0.5 kw 4.8. Cálculo de Conductores El cálculo de conductores se divide en dos etapas: 5 Sistemas DC 6 Sistemas AC Para esta primera etapa se divide en tres circuitos: 4. Del Generador al Regulador 5. De la Batería al Inversor 6. Del Regulador a la Batería Para la segunda etapa solo hay un circuito: Inversor a Cargas AC.

69 De acuerdo a las siguientes tablas se resume el cableado en: Para el cálculo del sistema AC es necesario la ubicación de las cargas, como no se tienen datos concretos se unifica el calibre en las cargas se elige el AWG 14 THWN, aunque cabe la posibilidad que las viviendas ya cuenten con instalación eléctrica interna.

70 RESULTADO: 4.9 Protecciones

71 Como se evidencia en la tabla anterior se requiere un fusible y un interruptor por cada circuito. Cabe resaltar que los equipos como regulador de carga e inversor tienen protecciones internas, por otro lado para el circuito de Inversor a cargas AC es necesario un interruptor termo-magnético para una mayor protección a las cargas, ya que este permite actuar por intensidad o por temperatura. 5 COSTOS (VIVENDA) EQUIPO CANTIDAD FABRICANTE MODELO COSTO COSTO TOTAL MODULOS 4 SUNTECH STP120 $ ,00 BATERIA 2 MTEK MT $ ,00 REGULADOR 1 MORNINGSTAR TRISTAR 45 $ ,00 INVERSOR 1 SAMLEX PST-60S- 12A $ ,00 SUBTOTAL ,00 IVA 16% TOTAL ,00 Esto significa que para cada vivienda de la comunidad WIWA (César) tendría una inversión de $ con una potencia instalada de 0.5 kw, sin tener en cuenta los costos de transporte, costos de conductores, fusibles e interruptores y mano de obra. Cabe anotar que el precio de los productos es de empresas en Colombia, luego se evitan costos de importación, aranceles y fletes.

72 Organización de las Naciones Unidas Para el Desarrollo Industrial DIMENSIONAMIENTO DE UN SFV AUTÓNOMO PARA EL INTERNADO FLOR DEL PARAISO (Uribia, Guajira) Jairo Alberto Benavides Consultor

73 1. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO La comunidad WAYUU está ubicada en el municipio de Uribia, allí está ubicado el internado Flor del Paraíso con acceso terrestre a través de carreteras no pavimentadas. En el momento no cuentan con servicio de energía eléctrica, y el internado de la zona requiere de este servicio, para llevar a cabo una educación completa que involucre acceso a la tecnología y a la educación. Las necesidades energéticas de la comunidad, hacen que sea urgente desarrollar una solución viable, para tener un flujo constante de energía en el internado de la zona. Objetivo general Proveer de energía eléctrica a la comunidad WAYUU (Guajira), mediante el aprovechamiento del potencial solar como fuente de energía renovable, no convencional y sostenible. Objetivos específicos Proporcionar energía eléctrica al internado de la comunidad mediante energía solar Desarrollar y establecer procesos de inducción, capacitación, acompañamiento, monitoreo y evaluación, que permitan a la comunidad la adaptación de la tecnología y la operación eficiente de los sistemas instalados a mediano y largo plazo. Antecedentes En lo que respecta al territorio colombiano, los Wayuu alcanzan una población de personas distribuidas en rancherías, es decir, en pequeños conjuntos de casas que albergan familias de un mismo parentesco por línea materna y diseminada en el paisaje geográfico cercano a los pozos de agua. Ocupan un territorio de una extensión de kms cuadrados, de los cuales corresponden a Colombia, a los municipios de Uribia, Manaure y Maicao en el departamento de Guajira. En el siglo XX se han visto afectados por la explotación petrolera del lago de Maracaibo y por la apertura de la mina de carbón El Cerrejón y de su puerto en la Alta Guajira, a mediados de los años ochenta. Descripción Se hace necesario suplir la necesidad energética de un internado en la zona rural de Flor del Paraíso para la comunidad WAYUU de Uribia (Guajira), Colombia. Para estudios se usó la información de Maicao, porque es el municipio más cercano al corregimiento.

74 Información disponible: horas de sol estándar Para cálculos se tomó la población de Maicao, cercana a la población de Flor del Paraíso. 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 HSS FLOR DEL PARAISO (Guajira) Ubicación Flor del Paraiso (Guajira), temperatura promedio: 26,4 c.

75 La comunidad WAYUU se ubica en la península de la Guajira, esta es generalmente plana y no presenta sistemas de elevación importantes. Tiene las temperaturas de mayor elevación del planeta. Por estar sometida la Guajira durante la mayor parte del año a la acción de los vientos alisios, escasos de humedad, la península es muy árida y desértica. Las lluvias, cuando llegan, son fuertes y torrenciales y desaparecen rápidamente.

76 1. DESCRIPCIÓN DE LAS CARGAS CANTIDAD ÁREA DESCRIPCIÓN 22 AULAS DORMITORIOS PROFESORES DORMITORIOS ESTUDIANTES SALA DE COMPUTADORES 1 COCINA 1 TALLER 1 BIBLIOTECA 1 AUDITORIO 3 OFICINAS ADMINISTRATIVAS UNIDADES X ÁREA POTENCIA UNIT. TOTAL UNIDADES POTENCIA TOTAL LUMINARIAS TELEVISOR DVD DECODIFICADOR LUMINARIAS TELEVISOR DVD DECODIFICADOR VENTILADOR DE TECHO COMPUTADOR LUMINARIAS TELEVISOR DVD DECODIFICADOR VENTILADOR DE TECHO EQUIPO DE SONIDO COMPUTADOR LUMINARIAS VENTILADOR DE TECHO LUMINARIAS REGRIGERADOR (24 DC) LICUADORA LUMINARIAS REGRIGERADOR (24 DC) LUMINARIAS COMPUTADOR VENTILADOR DE TECHO TELEVISOR DVD DECODIFICADOR AMPLIFICADOR DE AUDIO LUMINARIAS VENTILADOR DE TECHO LUMINARIAS COMPUTADOR VENTILADOR DE TECHO OTROS SISTEMA DE BOMBEO (DC) TOTAL POTENCIA (W)

77 Por razones de costos y de diseño eléctrico, se consideró dividir el sistema en 4 circuitos, cabe aclarar que equipos como hornos y despulpadoras no se consideran dentro del proyecto puesto que son cargas de mucho consumo de potencia, por lo cual requiere de mucha infraestructura para suplirlas. No. CIRCUITO DESCRIPCIÓN CANTIDAD POTENCIA UNIT POTENCIA TOTAL 1 2 TELEVISOR DVD DECODIFICADOR POTENCIA TOTAL CIRCUITO LUMINARIAS EQUIPO DE SONIDO AMPLIFICADOR DE AUDIO VENTILADORES LICUADORA POTENCIA TOTAL CIRCUITO COMPUTADORES POTENCIA TOTAL CIRCUITO BOMBA DE AGUA REFRIGERADOR POTENCIA TOTAL CIRCUITO POTENCIA TOTAL

78 2. DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO (SFV) AUTÓNOMO En primera instancia se establece la tensión nominal del sistema que debe ser equivalente para todos los equipos y cargas del mismo. CONDICIONES Las cargas DC están unificadas para funcionar a 24 v nominales. Las cargas AC están unificadas para funcionar a 120 v nominales. Intensidad y Ángulo de Inclinación De acuerdo con las cargas seleccionadas y las horas de sol estándar del lugar, se establece la intensidad por mes y así mismo por el método del peor mes: mayo, se propone el ángulo de inclinación: 12º para el mejor aprovechamiento del recurso solar en todo el año.

79 2.1 CIRCUITO 1 Comprende los televisores, decodificadores y DVD`s de todo internado. Tensión del sistema : 48 V DC Cuadro de Carga

80 2.1.2 Cálculos del módulo Referencia del modulo seleccionado: PS300M-24T MODULO FOTOVOLTAICO MONOCRISTALINO DE ALTO RENDIMIENTO. Fabricante: PHONOSOLAR Especificaciones Técnicas:

81 Basándose en la Intensidad Corregida, y la tensión del sistema, se seleccionó paneles monocristalinos de 300 W, porque son los más apropiados para la demanda de energía existente y sobretodo por sus características eléctricas.. Así, queda definido que son 7 módulos en paralelo y 2 en serie, para un total de 14 módulos Banco de Baterías Referencia de la batería seleccionada: MT BATERÍA TIPO AGM Fabricante: M-TEK Se elige una batería con capacidad de 255Ah a 12V para que se ajuste a las necesidades de la carga, tipo AGM (AbsortionGlass Mat), ya que tiene una resistencia eléctrica interna muy baja. Esto, combinado con la migración más rápida de ácido permite que las baterías AGM entreguen y absorban tasas más altas de corriente eléctrica que otras baterías selladas durante su carga y descarga. Además, las baterías con tecnología AGM se pueden cargar a una tensión normal, como cualquier otra batería plomo-ácido, no es necesario volver a calibrar los sistemas ya instalados o comprar cargadores especiales para ese tipo de tecnología, y sobretodo lo más importante es que no requieren mantenimiento. De esta forma, para cumplir con la tensión del sistema quedan 5 baterías en paralelo y 4 en serie, para un total de 20 baterías MT

83 2.1.4 Regulador de Carga Referencia seleccionada: FLEXMAX 80 Fabricante: OUTBACK En cuanto al regulador de carga se eligió uno que soportara la corriente del sistema (75.25A), en las referencias comerciales se encuentra FLEXMAX 80 que soporta 80A y además tiene la característica MPPT (seguimiento de punto de máxima potencia)lo cual hace que se obtenga el máximo aprovechamiento de la energía de los paneles. Además admite tensiones de 12V, 24V 48V y 60V DC.

84 2.1.5 Inversor Para realizar el cálculo del inversor, se tiene en cuenta la potencia total AC (4082 W), es decir se aproxima a 4 kw. Referencia seleccionada: SUNNY ISLAND 4248-US Fabricante: SMA

85 El inversor elegido está diseñado para soportar 4 kw que se necesita para las cargas, tiene la tensión del sistema 48V DC, y entrega señal pura de 120 AC y con frecuencia a 60 Hz. Especificaciones Técnicas:

86 2.1.6 Comportamiento del Sistema Como se observa el sistema suple la necesidad del internado Flor del Paraíso a lo largo del año, y en la mayoría de los meses es más la energía generada que la consumida Cálculo de Conductores Cabe anotar, que son longitudes preliminares pues estas deben ser adaptadas a las condiciones reales del internado. El cálculo de conductores se divide en dos etapas: 1. Sistemas DC 2. Sistemas AC Para esta primera etapa se divide en tres circuitos:

88 Para el cálculo del sistema AC es necesario la ubicación de las cargas, como no se tienen datos concretos se unifica el calibre en las cargas se elige el AWG 14 THWN Protecciones Como se evidencia en la tabla anterior se requiere un fusible y un interruptor por cada circuito. Cabe resaltar que los equipos como regulador de carga e inversor tienen protecciones internas, por otro lado para el circuito de Inversor a cargas AC es necesario un interruptor termo-magnético para una mayor protección a las cargas, ya que este permite actuar por intensidad o por temperatura.

89 2.1.9 Cargas Cargas DC Para el internado se sugiere el Refrigerador de 225 L

91 COSTOS CIRCUITO 1 EQUIPO CANTIDAD FABRICANTE MODELO COSTO COSTO TOTAL MODULOS 14 PHONOSOLAR PS300M24T $ BATERIA 20 MTEK MT $ REGULADOR 1 OUTBACK FLEXMAX80 $ INVERSOR 1 SMA SUNNY ISLAND 4248 $ SUBTOTAL IVA 16% TOTAL CIRCUITO 2 Comprende luminarias, ventiladores, equipos de sonido, amplificador de audio y licuadora. Cabe aclarar que los ventiladores y los equipos de sonido se agregan en los costos de este circuito como sugerencia, en todo caso si se compraran de otro modelo debe cumplir con las mismas características eléctricas para que el sistema permanezca estable. Tensión del sistema : 48 V DC

92 3.1.1 Cuadro de Carga Como se observa en el cuadro de carga, la potencia instalada y la demanda de energía son muy similares al circuito No. 1, por lo que se tienen los mismos parámetros de diseño y los mismos equipos, la única diferencia radica en que se debe aumentar en 4 baterías más COSTOS CIRCUITO 2 EQUIPO CANTIDAD FABRICANTE MODELO COSTO COSTO TOTAL MODULOS 14 PHONOSOLAR PS300M24T $ BATERIA 24 MTEK MT $ REGULADOR 1 OUTBACK FLEXMAX80 $ INVERSOR 1 SMA SUNNY ISLAND $ VENTILADOR 32 KALLEY KVT140Z3 $ EQUIPO DE SONIDO 3 PANASONIC SCAKXSP $ SUBTOTAL IVA 16% TOTAL

93 4.1 CIRCUITO 3 Comprende los computadores de la sala de sistemas, la biblioteca, las oficinas administrativas y los dormitorios de los profesores. Tensión del Sistema : 48 V DC Cuadro de Carga Como se observa en el cuadro de carga, la potencia instalada y la demanda de energía son muy similares al circuito No. 1, por lo que se tienen los mismos parámetros de diseño y los mismos equipos, excepto las baterías. Ya que se deben agregar COSTOS CIRCUITO 3 EQUIPO CANTIDAD FABRICANTE MODELO COSTO COSTO TOTAL MODULOS 14 PHONOSOLAR PS300M24T $ BATERIA 24 MTEK MT $ REGULADOR 1 OUTBACK FLEXMAX80 $ INVERSOR 1 SMA SUNNY ISLAND $ SUBTOTAL IVA 16% TOTAL

94 5.1 CIRCUITO 4 Comprende las cargas DC, es decir la bomba de agua y los refrigeradores. Tensión del Sistema : 24 V DC Cuadro de Carga Cálculos del módulo Referencia del modulo seleccionado: PS300M-24T MODULO FOTOVOLTAICO MONOCRISTALINO DE ALTO RENDIMIENTO. Fabricante: PHONOSOLAR Especificaciones Técnicas:

95 Basándose en la Intensidad Corregida, y la tensión del sistema, se seleccionó paneles monocristalinos de 300 W, porque son los más apropiados para la demanda de energía existente y sobretodo por sus características eléctricas.así, queda definido que son 8 módulos en paralelo y 1 en serie, para un total de 8 módulos Banco de Baterías Referencia de la batería seleccionada: MT BATERÍA TIPO AGM Fabricante: M-TEK Se elige una batería con capacidad de 255Ah a 12V para que se ajuste a las necesidades de la carga, tipo AGM (AbsortionGlass Mat), ya que tiene una resistencia eléctrica interna muy baja. Esto, combinado con la migración más rápida de ácido permite que las baterías AGM entreguen y absorban tasas más altas de corriente eléctrica que otras baterías selladas durante su carga y descarga. Además, las baterías con tecnología AGM se pueden cargar a una tensión normal, como cualquier otra batería plomo-ácido, no es necesario volver a calibrar los sistemas ya instalados o comprar cargadores especiales para ese tipo de tecnología, y sobretodo lo más importante es que no requieren mantenimiento. De esta forma, para cumplir con la tensión del sistema quedan 4 baterías en paralelo y 2 en serie, para un total de 8 baterías MT

97 5.1.4 Regulador de Carga Referencia seleccionada: TS-60S Fabricante: MORNINGSTAR

98 En cuanto al regulador de carga se eligió uno que soportara la corriente del sistema (53.5A), en las referencias comerciales se encuentra TS-60S- que soporta 60A y además tiene la característica MPPT (seguimiento de punto de máxima potencia)lo cual hace que se obtenga el máximo aprovechamiento de la energía de los paneles. Además admite tensiones de 12V, 24V 48V y 60V DC Comportamiento del Sistema Como se observa el sistema suple la necesidad del internado Flor del Paraiso a lo largo del año, y en la mayoría de los meses es más la energía generada que la consumida Cálculo de Conductores Cabe anotar, que son longitudes preliminares pues estas deben ser adaptadas a las condiciones reales del internado. El cálculo de conductores tiene una etapa:

99 1. Sistemas DC Esta etapa se divide en tres circuitos: Del Generador al Regulador Del Regulador a la Batería No existe el circuito del regulador de carga al inversor, puesto que se manejan cargas en DC. De acuerdo a las siguientes tablas se resume el cableado en:

100 5.1.7 Protecciones Como se evidencia en la tabla anterior se requiere un fusible y un interruptor por cada circuito, de acuerdo a las necesidades eléctricas de cada circuito COSTOS CIRCUITO 4 EQUIPO CANTIDAD FABRICANTE MODELO COSTO COSTO TOTAL MODULOS 8 PHONOSOLAR PS300M24T $ BATERIA 8 MTEK MT $ REGULADOR 1 MORNINGSTAR TS-60S $ SUBTOTAL IVA 16% TOTAL

101 6. COSTOS TOTALES CIRCUITO COSTO TOTAL Esto significa que para el internado Flor del Paraiso (Uribia, Guajira) tendría una inversión de $ sin tener en cuenta los costos de transporte, costos de conductores, fusibles e interruptores y mano de obra, y con longitudes aproximadas de cada circuito. Cabe anotar que el precio de los productos es de empresas en Colombia, luego se evitan costos de importación, aranceles y fletes, excepto el inversor.

102 Naciones Unidas Para el Desarrollo Industrial Organización de las DIMENSIONAMIENTO DE UN SFV AUTÓNOMO PARA EL INTERNADO DE SIAPANA (Uribia Guajira) Jairo Alberto Benavides Consultor

103 1. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO La comunidadwayuu está ubicada en el municipio de Uribia, más exactamente en el corregimiento de Siapana con acceso terrestre a través de carreteras no pavimentadas. En el momento no cuentan con servicio de energía eléctrica, y el internado de la zona requiere de este servicio, para llevar a cabo una educación completa para los cerca de 800 niños, de los cuales 250 residen allí. Las necesidades energéticas de la comunidad, hacen que sea urgente desarrollar una solución viable, para tener un flujo constante de energía en el internado de la zona. Objetivo general Proveer de energía eléctrica a la comunidad WAYUU (Guajira), mediante el aprovechamiento del potencial solar como fuente de energía renovable, no convencional y sostenible. Objetivos específicos Proporcionar energía eléctrica al internado de la comunidad mediante energía solar Desarrollar y establecer procesos de inducción, capacitación, acompañamiento, monitoreo y evaluación, que permitan a la comunidad la adaptación de la tecnología y la operación eficiente de los sistemas instalados a mediano y largo plazo. Antecedentes En lo que respecta al territorio colombiano, los Wayuu alcanzan una población de personas distribuidas en rancherías, es decir, en pequeños conjuntos de casas que albergan familias de un mismo parentesco por línea materna y diseminada en el paisaje geográfico cercano a los pozos de agua. Ocupan un territorio de una extensión de kms cuadrados, de los cuales corresponden a Colombia, a los municipios de Uribia, Manaure y Maicao en el departamento de Guajira. En el siglo XX se han visto afectados por la explotación petrolera del lago de Maracaibo y por la apertura de la mina de carbón El Cerrejón y de su puerto en la Alta Guajira, a mediados de los años ochenta. Descripción Se hace necesario suplir la necesidad energética de un internado en la zona rural de Siapanapara la comunidad WAYUU de Uribia (Guajira), Colombia. Para estudios se usó la información de Maicao, porque es el municipio más cercano al corregimiento.

104 Información disponible: horas de sol estándar Para cálculos se tomó la población de Maicao, cercana a la población de Siapana. 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 HSS SIAPANA (Guajira) Ubicación Siapana, Uribia (Guajira), temperatura promedio: 26,4 c.

105 La comunidad WAYUU se ubica en la península de la Guajira, esta es generalmente plana y no presenta sistemas de elevación importantes. Tiene las temperaturas de mayor elevación del planeta. Por estar sometida la Guajira durante la mayor parte del año a la acción de los vientos alisios, escasos de humedad, la península es muy árida y desértica. Las lluvias, cuando llegan, son fuertes y torrenciales y desaparecen rápidamente. Fuente: Google Earth

106 1. DESCRIPCIÓN DE LAS CARGAS EL internado cuenta con las siguientes instalaciones: Internado de Siapana, Fuente: CANTIDA D TIPO DE INMUEBLE 37 AULAS ÁRE A DESCRIPCIÓN UNIDADE S X ÁREA POTENCI A UNIT. TOTAL UNIDADE S POTENCIA TOTAL LUMINARIAS TELEVISOR m^2 DVD DECODIFICADOR LUMINARIAS TELEVISOR DORMITORIOS PROFESORES DORMITORIOS ESTUDIANTES DVD DECODIFICADOR VENTILADOR DE TECHO COMPUTADOR LUMINARIAS TELEVISOR DVD DECODIFICADOR VENTILADOR DE TECHO EQUIPO DE SONIDO SALA DE COMPUTADOR

107 COMPUTADORES LUMINARIAS COCINA 1 TALLER 1 BIBLIOTECA 1 AUDITORIO 3 OFICINAS ADMINISTRATIVA S OTROS VENTILADOR DE TECHO LUMINARIAS REGRIGERADOR (24 DC) LICUADORA LUMINARIAS REGRIGERADOR (24 DC) LUMINARIAS COMPUTADOR VENTILADOR DE TECHO TELEVISOR DVD DECODIFICADOR AMPLIFICADOR DE AUDIO LUMINARIAS AIRE ACONDICIONADO VENTILADOR DE TECHO LUMINARIAS COMPUTADOR VENTILADOR DE TECHO SISTEMA DE BOMBEO (DC) TOTAL POTENCIA (W) Por razones de costos y de diseño eléctrico, se consideró dividir el sistema en 8 circuitos, cabe aclarar que equipos como hornos y despulpadoras no se consideran dentro del proyecto puesto que son cargas de mucho consumo de potencia, por lo cual requiere de mucha infraestructura para suplirlas. No. CIRCUITO 1 2 DESCRIPCIÓN CANTIDAD POTENCIA UNIT POTENCIA TOTAL TELEVISOR DVD DECODIFICADOR POTENCIA TOTAL CIRCUITO LUMINARIAS EQUIPO DE SONIDO AMPLIFICADOR DE AUDIO

108 VENTILADORES LICUADORA POTENCIA TOTAL CIRCUITO COMPUTADORES POTENCIA TOTAL CIRCUITO BOMBA DE AGUA REFRIGERADOR POTENCIA TOTAL CIRCUITO AIRE ACONDICIONADO VENTILADOR POTENCIA TOTAL CIRCUITO POTENCIA TOTAL DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO (SFV) AUTÓNOMO En primera instancia se establece la tensión nominal del sistema que debe ser equivalente para todos los equipos y cargas del mismo. CONDICIONES Las cargas DC están unificadas para funcionar a 24 v nominales. Las cargas AC están unificadas para funcionar a 120 v nominales.

109 Intensidad y Ángulo de Inclinación De acuerdo con las cargas seleccionadas y las horas de sol estándar del lugar, se establece la intensidad por mes y así mismo por el método del peor mes: mayo, se propone el ángulo de inclinación: 12º para el mejor aprovechamiento del recurso solar en todo el año. 2.1 EQUIPOS Cálculos del módulo Referencia del modulo seleccionado: PS300M-24T MODULO FOTOVOLTAICO MONOCRISTALINO DE ALTO RENDIMIENTO. Fabricante: PHONOSOLAR

110 Especificaciones Técnicas: Basándose en la Intensidad Corregida, y la tensión del sistema, se seleccionó paneles monocristalinos de 300 W, porque son los más apropiados para la demanda de energía existente y sobretodo por sus características eléctricas Banco de Baterías Referencia de la batería seleccionada: MT BATERÍA TIPO AGM Fabricante: M-TEK Se elige una batería con capacidad de 255Ah a 12V para que se ajuste a las necesidades de la carga, tipo AGM (AbsortionGlass Mat), ya que tiene una resistencia eléctrica interna muy baja. Esto, combinado con la migración más rápida de ácido permite que las baterías AGM entreguen y absorban tasas más altas de corriente eléctrica que otras baterías selladas durante su carga y descarga. Además, las baterías con tecnología AGM se pueden cargar a una tensión normal, como cualquier otra batería plomo-ácido, no es necesario volver a calibrar los sistemas ya instalados o comprar cargadores especiales para ese tipo de tecnología, y sobretodo lo más importante es que no requieren mantenimiento. De esta forma, para cumplir con la tensión del sistema quedan 5 baterías en paralelo y 4 en serie, para un total de 20 baterías MT

111 Especificaciones Técnicas: Regulador de Carga Referencia seleccionada: FLEXMAX 80 Fabricante: OUTBACK

112 En cuanto al regulador de carga se eligió uno que soportara la corriente del sistema, en las referencias comerciales se encuentra FLEXMAX 80 que soporta 80A la corriente de cada circuito y además tiene la característica MPPT (seguimiento de punto de máxima potencia lo cual hace que se obtenga el máximo aprovechamiento de la energía de los paneles. Además admite tensiones de 12V, 24V 48V y 60V DC Inversor Para realizar el cálculo del inversor, se tiene en cuenta la potencia total de cada circuito.

113 Referencia seleccionada: SUNNY ISLAND 4248-US Fabricante: SMA El inversor elegido está diseñado para los circuitos que se necesita para las cargas, tiene la tensión del sistema 48V DC, y entrega señal pura de 120 AC y con frecuencia a 60 Hz. Especificaciones Técnicas:

114 Cálculo de Conductores El cálculo de conductores se divide en dos etapas: 1. Sistemas DC 2. Sistemas AC Para esta primera etapa se divide en tres circuitos: 1. Del Generador al Regulador 2. De la Batería al Inversor 3. Del Regulador a la Batería Para la segunda etapa solo hay un circuito: Inversor a Cargas AC. De acuerdo a las siguientes tablas se resume el cableado en:

115

116 Para el cálculo del sistema AC es necesario la ubicación de las cargas, como no se tienen datos concretos se unifica el calibre en las cargas se elige el AWG 14 THWN Cargas Cargas DC Para el internado se sugiere el Refrigerador de 225 L

118 6. COSTOS TOTALES CIRCUITO DESCRIPCION COSTO 1 Comprende módulos, inversor, regulador y baterías. Para las cargas T.V, DVD y decodificados 2 Comprende módulos, inversor, regulador y baterías. Para las luminarias, equipos de sonido, y amplificador de audio. 3 Comprende módulos, regulador y baterías. Para las salas de computadores. 4 Comprende módulos, regulador y baterías. Para las cargas DC (Refrigeradores, y Bomba) 5 Comprende módulos, regulador y baterías. Para el aire acondicionado en DC. TOTAL

119 Organización de las Naciones Unidas Para el Desarrollo Industrial DIMENSIONAMIENTO DE UN SFV AUTÓNOMO EN JARDINES DE SUCUMBIOS (Nariño) Jairo Alberto Benavides Consultor

120 1. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO Jardines del Sucumbio (Nariño), perteneciente al municipio de Ipiales, está ubicado en una zona aislada, de difícil acceso de transporte y por supuesto no está dentro del SIN. Las necesidades energéticas del municipio, hacen que sea urgente desarrollar una solución viable, para tener un flujo constante de energía en el colegio, y las viviendas que se encuentra tanto en el núcleo urbano como dispersas, puesto que en este momento no hay energía eléctrica. Objetivo general Proveer de energía eléctrica a la población de Jardines de Sucumbio (Nariño), mediante el aprovechamiento del potencial solar como fuente de energía renovable, no convencional y sostenible. Objetivos específicos Proporcionar energía eléctrica a los habitantes de la región mediante energía solar Desarrollar y establecer procesos de inducción, capacitación, acompañamiento, monitoreo y evaluación, que permitan a la comunidad la adaptación de la tecnología y la operación eficiente de los sistemas instalados a mediano y largo plazo. Dotar de energía eléctrica al colegio de la comunidad utilizando el potencial solar y usarlo como proyecto piloto en Colombia. Descripción Se hace necesario suplir la necesidad energética de una estructura tipo casa rural en la población de Jardines de Sucumbio (Nariño), Colombia. Información disponible: horas de sol estándar 4,50 4,40 4,30 4,20 4,10 4,00 3,90 HSS JARDINES DE SUCUMBIO (Nariño)

121 HSS peor mes: 4.1

122 Ubicación Jardines de Sucumbio, temperatura promedio: 19.8 c. Fuente: Google Earth

123 DESCRIPCIÓN DE LAS CARGAS Basándose en las estadísticas del DANE por región, se realizó el cuadro de carga. DESCRIPCIÓN CANTIDAD POTENCIA ELEMENTO POTENCIA TOTAL Televisor Luminarias Radio TOTAL 230 DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO (SFV) AUTÓNOMO En primera instancia se establece la tensión nominal del sistema que debe ser equivalente para todos los equipos y cargas del mismo. TENSION DEL SISTEMA 12

124 CONDICIONES Las cargas AC están unificadas para funcionar a 120 v nominales. EnergiaAC : k Pi * ni i Wh factor deinversion i: elemento. Pi: potencia nominal del elemento. ni: numero del horas al día que se encuentra en uso CARGA AC POTENCIA ELEMENTO CANTIDAD POTENCIA TOTAL HORAS DE USO Televisor F INV ENERGIA 333, Luminarias ,9 200 Radio , ENERGIA TOTAL Wh/dia 577, DONDE: F INV: factor de inversión = 0.9. Es utilizado en aplicaciones que dispongan de cargas AC, es necesaria la utilización de un inversor que convierta la energía generada por un sistema fotovoltaico en una señal sinusoidal. El factor de inversión es un valor relacionado con la eficiencia de operación del mismo, siendo menor que la unidad debido a que parte de la potencia de la señal de entrada se toma para el funcionamiento propio del inversor. Otra consideración, es que la eficiencia del inversor aumenta conforme la exigencia de carga se acerca a la potencia nominal del inversor, ya que al consumir una potencia constante en su funcionamiento, y bajo exigencias de carga pequeñas, el porcentaje de potencia consumida por el inversor es alto respecto a la potencia que entrega el inversor. 2. Energía total: Energia TOTAL : EnergiaAC [W.h] Energia * 1 [W.h] Energía totalcorregida : TOTAL FS

125 ENERGIA TOTAL 577, FACTOR DE SEGURIDAD 0,2 ENERGIA TOTAL CORREGIDA 693, F actor de seguridad = Los sistemas fotovoltaicos son susceptibles a las diferentes condiciones ambientales del sector de ubicación, las cuales afectan la energía que éstos generan. En adición a lo anterior, se presentan perdidas en los elementos y/o en las conexiones entre éstos. Por éstas razones se incluye el uso de un factor de seguridad que conlleva a un sobre-dimensionamiento de la energía que debe suministrar el arreglo de módulos fotovoltaicos a fin de realizar una compensación de la energía no suministrada por las perdidas presentes en el sistema y por factores ambientales como baja radiación solar, sombras sobre los módulos, elevación de temperatura y demás. La energía total suministrada a la carga es el valor hasta el momento, más importante para continuar con el dimensionamiento del SFV autónomo. 3. corriente de carga equivalente (CI) Carga equivalente en corriente: En este apartado se evalúa la corriente en A.h que debe suministra el generador ante las exigencias de carga propuestas en la operación del sistema. Energía totalcorregida Ci : V. del sistema [A.h] CI 57, cálculos del módulo Referencia del modulo seleccionado: TE1250A2 MODULO FOTOVOLTAICO MONOCRISTALINO DE ALTO RENDIMIENTO. Fabricante: Total Energie

126 Especificaciones: Ci I.p del generador : [Amp] HSS I.pico del generador. # Módulosen paralelo : Im. del modulo Se establece IM como la corriente entregada por el generador en el punto de máxima potencia al percibir radiación de valor estándar. IP GENERADOR 14, IM 7 NUMERO DE MOD EN PARALELO 2, NÚMERO DE MÓDULOS EN SERIE 1 5. BANCO DE BATERÍAS Referencia de la batería seleccionada: MTEK Capacidad nominal del banco : Ci*#días de autonomía [A.h]

127 V.sistema #Baterias en serie : V.nominal de la batería Capacidad corregida del banco : DÍAS DE AUTONOMÍA 3 Capacidad nominal del banco P.d [A.h] CAPACIDAD NOMINAL CORREGIDA 288, Con el valor anterior se determina que sería necesario un banco para 155 A, para esta referencia se ajusta un banco de baterías de litio, con mayor rendimiento y 12V dc, la cual es la tensión del sistema. Además, es necesario tener en cuenta que el banco está ubicado en Manizales, lo que aumenta su costo, y aparte su construcción demora 8 semanas. 6. REGULADOR DE CARGA El regulador de carga se dimensiona empleando la corriente de corto circuito del generador fotovoltaico. REGULADOR Referencia seleccionada: 20 A STECA PR2020

128 7. INVERSOR Para realizar el cálculo del inversor, se tiene en cuenta la potencia total ac, es decir se aproxima a 1 kw. Cabe resaltar que la referencia seleccionada ya incluye la sonda de temperatura. INVERSOR POTENCIA AC 500 Referencia seleccionada: XPOWER 400W de XENTREX 8. CALCULO DE CONDUCTORES El cálculo de conductores se divide en dos partes: 1. un conductor que comuniqube modulo-regulador-baterías. Para esta primera etapa se utiliza la corriente del regulador estimada anteriormente y que es aproximadamente 45 amperios, pero por seguridad seleccionamos el de 25 A.

129 2. conductores hacia las cargas: Para este cálculo es necesario la ubicación de las cargas, como no se tienen datos concretos se unifica el calibre en las cargas se elige el AWG 12, aunque cabe la posibilidad que las viviendas ya cuenten con instalación eléctrica interna. RESULTADO:

130 9. COSTOS EQUIPO CANTIDAD FABRICANTE MODELO COSTO COSTO TOTAL MODULOS 2 TOTAL ENERGIE 1250A2 $ ,00 BATERIA 2 MTEK $ ,00 REGULADOR 1 STECA PR2020 $ ,00 INVERSOR 1 XPOWER X400 $ ,00 SUBTOTAL ,00 IVA 16% TOTAL ,00 Esto significa que para la población nuclear de Jardines de Sacumbio (Nariño) en donde hay 18 casas, sería un total de $ sin tener en cuenta los costos de transporte, costos de conductores, y mano de obra.

131 Organización de las Naciones Unidas Para el Desarrollo Industrial IMPLEMENTACIÓN Y DESARROLLO DE UN MODELO DENDROENERGÉTICO PARA LA PRODUCCIÓN DEL GAS MANUFACTURADO REQUERIDO EN LA GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA PARA LAS POBLACIONES DE PUERTO LEGUÍZAMO Y PUERTO NARIÑO EN LA ZONA NO INTERCONECTADA DEL DEPARTAMENTO DEL PUTUMAYO. Jairo Alberto Benavides Consultor 1

132 INTRODUCCION El Departamento del Putumayo cuenta con una población total de habitantes, de las cuales un número cercano a (aprox. el 11%), se encuentra ubicado en poblaciones alejadas de la Red de Energía, no interconectables al sistema debido a las grandes distancias existentes entre estas y la Red Nacional o SIN (Sistema Interconectado Nacional). El Estado Colombiano, cumpliendo su función constitucional de garantizar el acceso a los servicios básicos, trata de atender estas comunidades subsidiando el proceso energético mediante la inversión anual, en todas las Z.N.I., de importantes recursos financieros. Para el efecto, agrupa estas poblaciones en el esquema denominado Z.N.I. (Zonas No Interconectadas), y delega la gestión energética en el Ministerio de Minas y Energía, y el IPSE (Instituto para la Planificación de Soluciones de Energía para las Z.N.I.), un Instituto descentralizado a cargo del mismo ministerio, quienes a su vez delegan la prestación del servicio a empresas de servicios públicos (ESP), públicas, privadas o mixtas, de acuerdo con la Ley 142, que rige el proceso. Se trata de 11 ZONAS NO INTERCONECTADAS localizadas en la Amazonía, Orinoquía, región Chocoana, algunos municipios de la región central del país, Guajira y San Andrés Islas, primordialmente; esta ZNI cuenta con una población total estimada en 4 Millones personas, según el DANE (Departamento Nacional de Estadística), o de 6 millones de personas, según la OLADE (Organización Latinoamericana de Energía); la diferencia entre estas estadísticas está estrechamente ligada a la calidad (número de horas de servicio al día), periodicidad (frecuencia del servicio) y cobertura (número de usuarios atendidos); según lo anterior, existen algunas poblaciones en las que el DANE asume la prestación del servicio, aunque en ellas solo se cuente con este durante pocas horas al día o a la semana, o tenga una baja frecuencia. Mapa Zona No Interconectada de Colombia 2

133 Fuente IPSE Los recursos estatales invertidos en la sostener el servicio en la ZNI buscan equilibrar la situación energética mediante la aplicación de un subsidio dirigido a cubrir la diferencia existente entre el valor real de generación de una unidad o kilovatio/hora (kwh), el cual, al ser generalmente producido con plantas Diesel, puede alcanzar en algunos sitios el increíble precio de COP $ 1.400, mientras que el mismo kwh generado en el Sistema Interconectado Nacional, SIN, cuesta en promedio la suma de COP $ 110 pesos. El costo promedio del kwh generado en la ZNI, a partir de Diesel, oscila en los $850/ kwh, en las plantas más eficientes de la Zona. El estado entonces cubre la diferencia entre el costo del kwh entregado al usuario, y el costo real de producirlo a partir del combustible Diesel. Para efectos del presente proyecto, propuesto para la población de Puerto Leguízamo, localidad más importante de la Z.N.I. del Departamento del Putumayo, el costo actual por kwh generado, es de COP $ 850 pesos (este valor no incluye los costos asociados a la Distribución y Comercialización de la energía); según lo anterior, el costo o tarifa final de un kwh entregado al consumidor, supera los COP $ pesos. Por lo tanto, el Estado Colombiano está invirtiendo en esta comunidad, a través del Subsidio mencionado, una suma que cubre la diferencia entre este valor, y lo que el usuario paga a través de la tarifa regulada por la CREG para esta población. Desafortunadamente, los subsidios invertidos por el estado deben aplicarse primordialmente a la compra del combustible Diesel (aunque este sea subsidiado por ECOPETROL), y a la logística de suministro (transporte e intermediación) de la cadena existente, para garantizar el servicio en cada uno de los lugares donde se requiere, generalmente distantes como ya dijimos. Con el propósito de mejorar el servicio en la Zonas mencionadas, el Gobierno Colombiano inició un proceso de planeación y gestión de las Z.N.I. plasmado en diferentes documentos y planes estratégicos (Documentos CONPES, Concejo de Política Económica y Social - Nos. 3108, 3453 y ANEXOS), orientado a entregar en CONCESIÓN el manejo del servicio público de energía en la Z.N.I. a OPERADORES PRIVADOS, mediante procesos licitatorios públicos; este plan estratégico se consolido en tres (3) Zonas No Interconectadas hasta el momento; AMAZONAS, VAUPES, Y SAN ANDRES, mediante Invitaciones Públicas o Licitaciones desarrolladas entre 2009 y 2010, y se planea continuar el proceso de Concesiones para otras Zonas en el futuro cercano. A pesar de los importantes esfuerzos financieros e institucionales realizados por el estado en estos procesos, en los cuales, además de los subsidios permanentes también realiza importantes inversiones en infraestructura energética con recursos provenientes del Fondo FAZNI (Fondo para el apoyo a la energización de la Z.N.I. Ministerio de Minas y Energía), a través del Operador seleccionado, la fórmula de las Concesiones sigue fallando fundamentalmente al no considerar la necesidad de modificar o mejorar tres (3) factores clave del proceso, como son; La necesidad de REEMPLAZAR o por lo menos REDUCIR significativamente el uso del combustible del proceso energético (Diesel), por alternativas energéticas locales, y necesariamente renovables (Biomasa, Viento, Sol y Agua), dado que es precisamente el 3

134 combustible diesel, su costo, y la logística asociada al suministro, los que hacen insostenible el proceso. Continuar con el Diesel, como único combustible del proceso, supone esfuerzos financieros que el estado Colombiano NO está en capacidad de afrontar, ni ahora, ni en el futuro. La necesidad de INVOLUCRAR a la COMUNIDAD de la Z.N.I. en el proceso, gestión y desarrollo del servicio; siendo la Z.N.I. tan compleja, con poblaciones tan distantes y diferentes en tamaño y necesidades, se hace imperioso que la comunidad, directa doliente y conocedora de su situación, participe activamente en el desarrollo del servicio. El Plan Estratégico del Estado en el proceso de Concesión del servicio público de energía para las Z.N.I., no contempló la necesidad de hacer partícipe a la comunidad, socia del proceso, ni a las empresas de servicios existentes, Comités de energía, Juntas de Acción comunal, y otras organizaciones locales (Cabildos, Asociaciones), que venían prestando el servicio previamente. La Concesión impuso una figura estrictamente técnica y comercial que busca garantizar al Operador seleccionado el retorno de su inversión, exclusivamente, sin considerar suficientemente las particularidades del mercado, o usuario del proceso energético. La necesidad de enmarcar el servicio de energía para las Z.N.I. dentro de un PROCESO DE DESARROLLO INTEGRAL, que involucre actividades productivas, que generen desarrollo local, que signifiquen mejoramiento de los niveles y condiciones de vida de las poblaciones de la Z.N.I. El servicio de energía per se, no significa desarrollo local, y las comunidades de la Z.N.I. no están en capacidad de cubrir los costos que el servicio significa, ni siquiera contando con el subsidio estatal. Si no hay desarrollo socioeconómico, trabajo, actividades productivas, para que la energía? Hoy en día, el esquema del servicio, fundamentado en el uso del combustible Diesel, NO significa ningún desarrollo o actividad productiva local; más bien ocurre lo contrario. Contar con el servicio de energía supone grandes esfuerzos para las poblaciones de la ZNI, que no poseen, en general, el nivel económico que les permita pagar el servicio; la carencia de actividades productivas, el desempleo, la mínima capacidad de pago, el bajo nivel de vida, los altos niveles de Necesidades Básicas Insatisfechas (NBI), la inequidad, son factores comunes a la ZNI. Las poblaciones de la Zona No Interconectada del Departamento del Putumayo incluidas en este proyecto están conformadas por comunidades agrarias dedicadas a la explotación de recursos naturales de flora y fauna, destinados principalmente a su supervivencia; son de origen campesino que han migrado y continúan migrando desde otros lugares del país desde la época de la violencia de los año 50, o Indígenas de las diferentes etnias localizadas ancestralmente en la región. En todos los casos la comunicación con los centros poblados importantes (Mocoa, Capital del Departamento), o con el país en general, es compleja y costosa, por lo cual el intercambio de mercancías o productos es un proceso precario que no puede garantizar el desarrollo normal de estas poblaciones. De la misma manera, se trata de poblaciones seriamente afectadas por los cultivos ilícitos y el conflicto armado, y por la inestabilidad y violencia asociadas a estos procesos. La desarticulación progresiva de las estructuras de producción de cultivos ilícitos, así como la mayor presencia del estado en los últimos años, han generado claras expectativas sobre 4

135 la posibilidad de mejoras significativas en los niveles de calidad de vida de estas poblaciones; sin embargo, esas expectativas deben consolidarse al facilitar a estas poblaciones el desarrollo de actividades productivas sostenibles que garanticen en el mediano y largo plazo un verdadero desarrollo económico y social. En ese contexto y en la actual situación de la Z.N.I., aún en las zonas ya concesionadas, la energía, llamada motor del desarrollo, es completamente insuficiente, e intermitente, cuando existe el servicio público; muchas de estas poblaciones NO tienen ningún servicio de energía, o tendrán la posibilidad de tenerlo por el esquema del mercado, y cuando lo tienen solo lo reciben durante pocas horas diarias o incluso semanales. Este proyecto se enfoca en la posibilidad real de ofrecer a estas comunidades un proceso productivo sostenible, fundamentado en el desarrollo de un Modelo Dendroenergético (Cultivos Energéticos), el cual, de manera simultánea, facilitará su desarrollo económico y social por una parte, y por otra, permitirá satisfacer las necesidades energéticas de estas comunidades, convirtiéndose, ahora sí, en un Motor del Desarrollo. Al producir el combustible del proceso energético, de manera sostenible y sustentable, y al venderlo a las empresas de servicios públicos a cargo del servicio de energía, la comunidad contará con ingresos reales y duraderos que faciliten su desarrollo socioeconómico. Al mismo tiempo, el proyecto logrará reemplazar en un porcentaje muy significativo, el uso del combustible diesel, mejorando los índices ambientales al reducir las emisiones de Gases de Efecto Invernadero, y los posibles impactos generados en la cadena de suministro y transporte del combustible fósil. El Modelo Dendroenergético o Cultivo Energético también permitirá recuperar el bosque nativo; este proceso se implementará en zonas ya taladas, afectadas por los cultivos ilícitos, o previamente explotadas extensivamente en procesos ganaderos. Todas las poblaciones de la ZNI sufren este flagelo, por lo cual, cuentan con áreas importantes en la cercanía de las mismas poblaciones, susceptibles de ser utilizadas en el marco del presente proyecto. El Modelo supone el cultivo de especies NATIVAS, no foráneas, que permitan y garanticen el proceso energético, por una parte, y por otra la recuperación paulatina de las zonas arrasadas donde se ubiquen, al dejar instalado un porcentaje de las especies locales que no se destinen al proceso energético. El Modelo también considera la recolección de madera de bosque, sin contemplar la Tala del mismo, a través del proceso de poda sanitaria que solamente aprovecha ramas y biomasas excedentes sin perjudicar el árbol, así como la recolección de material caído o muerto que se produce naturalmente: La puesta en marcha del Modelo Dendroenergético y del proceso de Recolección y Poda Sanitaria requiere una gran participación laboral de la comunidad, siendo este precisamente el objeto del proyecto al garantizar así la generación de empleos de largo plazo, y por lo tanto de bienestar n la comunidad. 5

136 Para la Generación de Energía, se propone en este proyecto la implementación del proceso denominado GASIFICACIÓN DE BIOMASA, muy extendido y desarrollado globalmente, y todavía poco conocido en Colombia (las Plantas de gasificación de biomasa existentes en Colombia han sido en su mayoría instaladas por Acquaire Ltda.; se ANEXAN algunas fotografías de plantas localizadas en Colombia). El proceso permite aprovechar diferentes biomasas residuales (madera, cascarilla de arroz, bagazo de caña, cuesco de palma, cortezas y otros materiales de biomasa), o desarrollar cultivos energéticos, para producir el combustible del proceso energético. Con el GAS MANUFACTURADO ó GAS PRODUCIDO a partir de la biomasa, usado como combustible, se operan plantas de combustión interna convencionales, generando la energía requerida, de acuerdo con la disponibilidad de la biomasa en cada caso. Para producir una unidad (kwh), se requiere entre 1,2 y 2 kilos de biomasa, dependiendo de su densidad, poder calorífico y contenido de humedad. Cada kilogramo de biomasa densa (madera) permite la producción de 2,5 Nm3 de Gas Manufacturado. Además, este proceso posee condiciones ambientales inmejorables, dado que la gasificación de biomasa en si misma no genera Gases de Efecto Invernadero, GEI, y que la combustión posterior del gas manufacturado en las plantas de combustión interna, reduce significativamente las emisiones de GEI, hasta en un 50%, en comparación con la combustión de combustibles fósiles como el Diesel, el gas natural o la gasolina. Este proceso ha sido ampliamente diseminado en el sudeste asiático (Cambodia, Vietnam, Malasia), la India, China, y varios países del África; en estos casos y en general se trata de miles de instalaciones de diverso tamaño dedicadas en su mayoría a la energización rural en zonas aisladas, no interconectadas, un proceso igual al que se propone en el presente proyecto. Se ANEXA un video ilustrativo de un proyecto en Cambodia, apoyado por la UNEP y el GEF, de las mismas características del presente proyecto, donde la comunidad organizada produce el combustible del proceso energético. El proceso de gasificación, desarrollado inicialmente en Europa hace 200 años, cuenta hoy día con plantas de decenas y cientos de Megavatios, de diferentes escalas, alimentando las redes nacionales de muchos países desarrollados (Alemania, Francia, Bélgica, Dinamarca, España, Estados Unidos, Holanda, Japón, Suecia, Noruega, y otros). Siendo este un proceso dependiente de la disponibilidad de Biomasa, el trópico, y en este caso particular, el Departamento del Putumayo, posee las mejores condiciones de producción de biomasa existentes a escala global, muy superiores a las encontradas en la mayoría de los países donde el proceso se ha diseminado ampliamente. Se ANEXA un documento descriptivo del proceso de GASIFICACIÓN DE BIOMASA. La Zona No Interconectada del Putumayo, está conformada por poblaciones vulnerables que requiere atención inmediata; estas poblaciones viven en condiciones de inequidad y son actualmente víctimas de los procesos ilícitos y la violencia asociada a estas situaciones. La generación de oportunidades laborales y el desarrollo de actividades productivas relacionadas con el servicio de energía, en el marco de la legalidad, son una alternativa seria que puede contribuir a garantizar y visibilizar su inclusión en los procesos nacionales de desarrollo y paz, incrementar su participación como ciudadanos, el respeto a los derechos humanos, la gobernabilidad democrática, y su desarrollo e integración socioeconómica. 6

137 Este proyecto propone el desarrollo del Modelo Dendroenergético en dos (2) poblaciones de la Z.N.I. del Departamento del Putumayo, PUERTO LEGUÍZAMO, la población más importante, y PUERTO NARIÑO, una población menor de la misma zona, con el propósito de iniciar un MODELO ALTERNATIVO al proceso de generación de energía, que pueda ser replicado posteriormente en otras comunidades del Departamento y la Z.N.I. del país. Al considerar estas dos poblaciones tan diferentes en tamaño y necesidades, estamos buscando cubrir el portafolio de alternativas para la Z.N.I. Esta se constituye entonces en la PRIMERA FASE del proceso. Las dos poblaciones, la más grande y una de las más pequeñas de la Z.N.I. del Putumayo, permitirán mostrar precisamente los beneficios y enseñanzas prácticas que un proceso como este debe arrojar como resultado. Descripción de la acción y su eficacia Consiste en la generación de diferentes actividades productivas relacionadas con todos los procesos de provisión del combustible (madera), requerido por el servicio de energía. El Modelo propuesto en este proyecto supone la implementación de una CADENA PRODUCTIVA que se inicia en la selección, plantulación y siembra de especies de flora apropiadas al proceso, continúa con el control y manejo del cultivo (abonamiento, control de plagas y enfermedades, poda, plateo, etc.), sigue con los procesos de cosecha, corte, secado, preparación y transporte hasta el sitio de aprovechamiento, y termina con la generación de energía a partir del Gas Manufacturado con base en la madera producida. Dadas las óptimas condiciones bióticas, agrológicas y climáticas de la zona, las mejores del mundo para un proceso como el que se plantea, es completamente posible el logro de un proceso exitoso que contribuya realmente al desarrollo socioeconómico de la zona. Sostenibilidad de la acción La sostenibilidad del modelo está garantizada por el permanente requerimiento del combustible producido (Madera), en el proceso energético, un proceso obligatorio para el estado Colombiano. La venta del producto (Madera) está garantizada por el esquema propuesto. La tabla siguiente refleja los ahorros y beneficios del proyecto: Valor Unitario Combustible Actual Valor Unitario con Gasificación Ahorro Anual Generado Ingreso Anual para la Comunidad Actual Ingreso Anual para la Comunidad con Gasificación Ahorro Anual en Combustible $ 592 / kwh $ 522 / kwh $316.7 Millones $0 $360 millones Galones El proyecto propone reemplazar el 39% del combustible para motores Diesel por Gas Manufacturado, o Gas Producido a través del proceso de Gasificación de Madera. 7

138 El Costo de Combustible por unidad ($/kwh) ofrecido por este proyecto (COP $ 522) es un 12% inferior al precio existente hoy día (COP $ 592), resultado de la utilización del combustible Diesel en las plantas generadoras. Para una generación de 14 horas por día, representa un ahorro anual de $316.7 millones de pesos. Los cultivos energéticos con base en plantas de forraje, como la leucaena, el Matarratón y otras especies locales, pueden tener doble propósito: el aprovechamiento del tronco para fines energéticos, y la utilización del follaje como forraje para las actividades de ganadería. Este concepto asegura economía y sostenibilidad en ambos procesos. La diferencia significativa es que además del ahorro anual mencionado ($ Millones), la comunidad dedicada a la producción de la Biomasa recibirá un monto anual de COP $ 360 Millones, los cuales en el proceso anterior con base en Diesel, se iban de la comunidad para cancelar el combustible. El proyecto y modelo garantizan la creación de un importante número de empleos e ingresos no ofrecidos por otro proceso en la zona; 34 Empleos permanentes en actividades de Recolección y Poda Sanitaria; 1/5 Empleos por cada Hectárea cultivada, para un total de 25 Empleos en las 50 Hectáreas requeridas en el proyecto; 3 empleos en la actividad de Generación de Energía, en su primera etapa (entre 6 y hasta 14 Horas diarias de servicio; y hasta 9 empleos en la segunda etapa (prestación de entre 14 y 24 horas de servicio diarias). El Estado Colombiano reducirá los gastos requeridos en el subsidio del proceso energético, aliviando su carga fiscal. Se reemplaza una cantidad importante de combustible fósil (Diesel), que puede ser empleado en otras actividades, también disminuyendo los esfuerzos financieros del estado. Se reducen significativamente las Emisiones de GEI (Gases de Efecto Invernadero), en comparación con las producidas a partir del Diesel. Se recuperan importantes áreas previamente deforestadas, al instalar especies nativas que aseguren una recuperación paulatina de la cobertura boscosa, en las zonas donde se desarrolle el Modelo. Finalmente, la comunidad se involucra haciéndose socia del proceso, al desarrollar un esquema empresarial, u ORGANIZACIÓN COMUNITARIA PRODUCTIVA, que garantice el suministro del combustible a través del proceso dendroenergético o Cultivo Energético, y sea PROPIETARIA de la Planta de Gasificación y Generación de Energía que venderá a la empresa de servicios local, la unidad (kwh) producida. La comunidad organizada, tanto en el proceso de producción de Biomasa, como en el de generación de energía, será la directa beneficiaria de la Inversión realizada por el programa USAID, consolidando un proceso productivo necesario para su desarrollo socioeconómico. Para el efecto se ANEXA la Carta de Intención producida por la Empresa de Servicios Públicos EMPULEG S.A E.S.P., a cargo de la prestación del servicio en estas dos comunidades (Puerto Leguízamo y Puerto Nariño), la cual, se comprometerá a comprar las unidades producidas en el marco del proyecto, garantizando la sostenibilidad del proceso. 8

139 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO Implementación y desarrollo de un Modelo Dendroenergético para la producción del Gas Manufacturado requerido en la generación de Energía eléctrica para las Poblaciones de Puerto Leguízamo y Puerto Nariño en la Zona No Interconectada del Departamento del Putumayo. Emplazamiento; País (Colombia), región (Departamento del Putumayo), Localidades (Puerto Leguízamo y Puerto Nariño, Poblaciones de la Zona No Interconectada). A continuación, la lista de Poblaciones de la Z.N.I. que poseen actualmente el servicio de energía; se destacan en negrilla y mayúscula las dos (2) poblaciones seleccionadas para esta PRIMERA FASE del proceso; # Poblaciones Z.N.I. No. POTENCIA No. DE PUTUMAYO HABITANTES KW USUARIOS 1 PUERTO LEGUÍZAMO PUERTO NARIÑO Yunguillo Caldero Las Delicias Líbano Lusitania Paraiso Portugal San Vicente Siberia Simón Bolivar Tesalia Buena Vista Carmela Libertad Teteye Piñuña Blanca Puerto Colombia Villa Victoria Bombom Cedro Mangalpa Gallinazo Galilea José María Patria Puerto Rosario San Roque Santa Lucía Delicias Mecaya Nueva Apaya Puerto Nariño Refugio Senseya

140 36 Afilador Brisas El Cairo Concordia-Villa Duarte Delicias Esmeralda Jordán Huisia Los Ángeles Maraveles El Rosal San Antonio San Isidro-Jardín Albania Cofania TOTALES Dada la dimensión de las necesidades de energía de PUERTO LEGUÍZAMO, en términos de la Potencia requerida (2.000 kw o 2,0 MW), y por lo tanto del costo de Inversión que se requiere para establecer un Modelo Dendroenergético y su respectiva Planta de Generación de Energía, este proyecto propone instalar un porcentaje equivalente al 25% de sus necesidades, desarrollando un proceso para instalar 500 kw de potencia, equivalentes a kilovatios/año, en 24 horas diarias de servicio. Dada también la necesidad de establecer, o mejor, de aclimatar el Modelo Dendroenergético en la Zona, este proyecto propone ofrecer inicialmente un servicio de energía de 12 horas diarias, el cual se incrementaría paulatinamente y a lo largo de 6 meses, para terminar ofreciendo de manera permanente un servicio de 24 horas. Estas variables se verán reflejadas en el Flujo de Caja del proceso, parte del Modelo Financiero incluido en este proyecto. Coste de la acción e importe solicitado por la Administración contratante Coste total elegible de la Importe solicitado a la % del coste total elegible de acción (A) Administración contratante la acción (B/A)*100 (B) PESOS PESOS $ $ % 1.1. Resumen Duración total de la acción Objetivos de la acción 24 meses. Objetivo General. Implementación y desarrollo de un Modelo Dendroenergético para la producción del Gas Manufacturado requerido en la generación de Energía eléctrica para las Poblaciones de Puerto Leguízamo y 10

141 Puerto Nariño en la Zona No Interconectada del Departamento del Putumayo. Objetivos Específicos. Instalar el Modelo Dendroenergético en cada una de las poblaciones o comunidades pertenecientes a la Z.N.I. del Departamento. Desarrollar un modelo empresarial sostenible que involucre la población más vulnerable de las Poblaciones del proyecto en el proceso de producción del combustible para usos energéticos; Capacitar esta población en los componentes técnicos, laborales, ambientales, empresariales y asociativos, necesarios para el desarrollo sostenible de la actividad productiva y el manejo empresarial del esquema del servicio de energía. Documentar el proceso, sus logros y lecciones, para facilitar su futura réplica en otros lugares de la Z.N.I. Socio(s) Grupo(s) destinatario(s)1 Beneficiarios finales2 Resultados estimados Principales actividades SENA, EMPRESAS DE SERVICIOS PÚBLICOS LOCALES, AGENCIA DE DESARROLLO LOCAL, MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA, IPSE. Campesinos, Indígenas, Desplazados, Madres Cabeza de hogar. Personas en posición de vulnerabilidad. XX empleos formalizados. XX indirectos Actividad PLAN EMPRESARIAL - CONSTITUCIÓN DE EMPRESA PRODUCTIVA. 1.1 Evaluación y Selección de Organizaciones Comunitarias. 1.2 Programa de Socialización del Proceso. 1.3 Programa de procesos productivos. 1.4 Constitución de Empresa Comunitaria. 1.5 Análisis de Costos. 1.6 Plan de Negocios. 1.7 Capacitación Empresarial. 1.8 Contratos de suministro de biomasa. Actividad INFORMES Y PLANES DE RÉPLICA. 2.1 Informes bimensuales. 2.2 Análisis de Costos. 2.3 Planes de Mejoramiento. 2.4 Programa de Capacitación. 2.5 Programa de Calidad. 2.6 Informe Final. 2.7 Documentación Audio Visual. 2.8 Programa - Proyecto de Réplica en la Z.N.I. Actividad PLAN AGRONOMICO - SELECCIÓN DE AREAS. 3.1 POT (Plan de Ordenamiento Territorial). 3.2 Evaluación de Condiciones Agrológicas. 3.3 Infraestructura de Transporte y Comunicaciones. 3.4 Propiedad (Títulos, servidumbres, costos). 3.5 Definición de Áreas requeridas. 3.5 Definición de Áreas requeridas. 3.7 Construcción de Instalaciones Básicas. Actividad PLAN AGRONÓMICO CULTIVOS DENDROENERGETICOS. 4.1 Evaluación y Selección de Especies Energéticas. 4.2 Cálculos de Conversión Energética y 1 Grupos de destinatarios son los grupos/entidades que recibirán directamente los efectos positivos del proyecto a nivel del propósito del proyecto 2 Beneficiarios finales son los que se beneficiarán del proyecto a largo plazo a nivel de la sociedad o sector en general. 11

142 Producción.4.3 Plan de Seguridad Industrial y Salud Ocupacional 4.4 Plan de Sanidad. 4.5 Plan de Capacitación. 4.6 Selección y Contratación de Personal. 4.7 Adquisición de Equipos, Herramientas e Insumos. 4.8 Preparación de Terrenos. 4.9 Plantulación y Siembra Control y Abonamiento Cosecha (Corte) Alistamiento de la Cosecha Plan de Transporte. Actividad 5. PLAN AGRONÓMICO. APROVECHAMIENTODE BOSQUES. 5.1 Programa General Manejo de Bosques. 5.2Seleción de Bosques y Contratos de uso. 5.3 Contratación y Capacitación de Personal. 5.4 Adquisición de Herramientas Centro de Acopio Invernaderos y Cerramientos. 5.6 Recolección de Biomasa. Actividad PLAN DE GENERACIÓN - DISEÑO E INSTALACIÓN. 6.1 Diseño del Proyecto Energético (Gasificación y Generación). 6.2 Ingeniería de Detalle de las Instalaciones. 6.2 Adquisición de Equipos. 6.3 Fabricación y Transporte Internacional. 6.4 Recibo de equipos (Importación y Nacionalización). 6.5 Transporte Nacional. 6.6 Contratación de personal Técnico. 6.6 Obras Civiles, Eléctricas e Hidráulicas. 6.7 Instalación. Actividad PLAN DE GENERACIÓN - PUESTA EN MARCHA Y OPERACIÓN. 7.1 Arranque, Pruebas y Evaluaciones. 7.2 Ajustes. 7.3 Seguimiento y Capacitación. 7.4 Análisis de Costos. 7.5 Puesta en Marcha e Inicio de Operación. Si procede, especifíquese claramente el sector3, tema, o zona geográfica especificados en la convocatoria de propuestas a la que se aplicará la acción: 1.2. Objetivos (máximo 1 página) Objetivo General. Implementación y desarrollo de un Modelo Dendroenergético para la producción del Gas Manufacturado requerido en la generación de Energía eléctrica para las Poblaciones de la Zona No Interconectada del Departamento del Putumayo. Objetivos Específicos. Instalar el Modelo Dendroenergético en cada una de las poblaciones o comunidades seleccionadas, pertenecientes a la Z.N.I. del Departamento del Putumayo. Desarrollar un modelo empresarial sostenible que involucre la población más vulnerable de las comunidades seleccionadas en el proceso de producción del combustible para usos energéticos; Capacitar esta población en los componentes técnicos, laborales, ambientales, empresariales y asociativos, necesarios para el desarrollo sostenible de la actividad productiva. Documentar el proceso, sus logros y lecciones, para facilitar su futura réplica en otros lugares del Departamento y la Z.N.I Véase el párrafo 2.2 de la Sección II de la lista de Sectores

143 1.3. Pertinencia de la acción (máximo 3 páginas) El Departamento del Putumayo es uno de los 32 departamentos de Colombia y se encuentra al suroeste del país, al norte de las fronteras con Ecuador y Perú. Al norte se encuentran los departamentos de Cauca y Caquetá, al oeste el departamento de Nariño y al este el departamento del Amazonas. El territorio del departamento hace parte además de la región amazónica colombiana. Tiene una superficie de km², que en términos de extensión es similar a la de Cerdeña. Geográficamente el Putumayo se encuentra localizado entre 01 26' 18" y 00 27' 37" de latitud norte, y 73 50' 39" y 77 4' 58" de longitud oeste. La capital es la ciudad de Mocoa. El departamento del Putumayo cuenta con una población conformada por las tres base étnicas predominantes en el país: mestizos, indígenas y afro descendientes. La mayor parte de la población migró desde finales del siglo XIX, acentuándose a mediados y finales del siglo XX. Los momentos mayores de poblamiento han estado ligados a las bonanzas extractivas como la quina, el cacho, las maderas y pieles preciosas, pero definitivamente conforman el grueso de la población las corrientes migratorias originadas por la extracción petrolífera y el cultivo de coca. El departamento del Putumayo, tiene un nivel de necesidades básicas insatisfechas cercano al 80%; cuenta con poca infraestructura vial y solo dos vías lo comunican con el centro del país; la intensificación del conflicto armado ha generado un desplazamiento forzoso de más de desplazados ubicados en las zonas marginales de los principales cascos urbanos del departamento, con graves problemas de vivienda y saneamiento básico. En general, el departamento, tiene problemas sociales y económicos que afectan la pequeña economía campesina e indígena tradicional, basada en actividades agropecuarias y en alguna medida en la explotación petrolífera de la región de Orito - Puerto Colón. Putumayo tiene potencial para la explotación de maderas para la construcción y riqueza vegetal con usos en medicina, industria oleaginosa y resinas. El Departamento del Putumayo en general, y especialmente sus poblaciones localizadas en la Zona No Interconectada, está habitado por población vulnerable que requiere atención inmediata, que vive en situación de inequidad, afectada directamente por la violencia, la informalidad y los cultivos ilícitos. La generación de oportunidades laborales y el desarrollo de actividades productivas en el marco de la legalidad son alternativas que contribuyen a garantizar y permitir su inclusión en los procesos nacionales de desarrollo y paz, incrementar su participación como ciudadanos, el respeto a los Derechos Humanos, la gobernabilidad democrática, y su desarrollo e integración socio-económica. 13

144 Pertinencia dentro de la convocatoria. Este documento, plantea el proyecto Implementación y desarrollo de un Modelo Dendroenergético para la producción del Gas Manufacturado requerido en la generación de Energía eléctrica para las Poblaciones de Puerto Leguízamo y Puerto Nariño en la Zona No Interconectada del Departamento del Putumayo, el cual atiende al cumplimiento del objetivo de la convocatoria de USAID, expresada en el documento: Convocatoria de propuestas para el fortalecimiento de iniciativas de desarrollo y paz, lideradas por organizaciones de mujeres, jóvenes, afro colombianos e indígenas del nivel local y regional. El documento expresa en la pag.4: Esta convocatoria tiene como objetivo fortalecer iniciativas de desarrollo y paz, lideradas por organizaciones de mujeres, jóvenes, campesinos e indígenas del nivel local y regional, buscando la identificación de lecciones aprendidas y metodologías innovadoras que sirvan como insumo para la construcción de políticas públicas favorables al desarrollo y la paz. El nivel de desarrollo y bienestar de una comunidad está clara y estrechamente ligado al conocimiento de su entorno, y a la manera y eficacia con que utiliza, aprovecha, conserva y protege sus recursos. El conocimiento, la educación, se constituyen entonces en herramientas primordiales del desarrollo socioeconómico de una comunidad; en el caso de las Localidades de la Zona No Interconectada del Putumayo, se hace imperativo el desarrollo del conocimiento que permita aprovechar, de manera sostenible y sustentable, los recursos energéticos disponibles, locales, nativos, con el propósito de mejorar sus niveles de desarrollo y bienestar. El potencial de producción de Biomasa en la zona es un recurso invaluable, ofrecido en abundancia por el ecosistema ecuatorial y tropical, para mejorar sus condiciones de vida. Al promover la participación de la comunidad en la gestión y satisfacción de sus necesidades energéticas, se promueve también su capacidad de autogestión, su autonomía, generando una identidad comunitaria en torno al la solución de sus propios problemas y necesidades. Pertinencia de la iniciativa. El Modelo Dendroenergético, además de generar empleos e ingresos en la comunidad, y de resolver la necesidad energética existente, apoya claramente el desarrollo de iniciativas asociativas, empresariales, de gestión y solución comunitaria de sus necesidades. 14

145 Descripción de la acción y su eficacia (máximo 14 páginas) Objetivo General: Implementación y desarrollo de un Modelo Dendroenergético para la producción del Gas Manufacturado requerido en la generación de Energía eléctrica para las Poblaciones de Puerto Leguízamo y Puerto Nariño en la Zona No Interconectada del Departamento del Putumayo. Los Andes Tropicales constituyen una eco región considerada como el epicentro global de la Biodiversidad, ya que ocupa el primer lugar en el mundo en diversidad y endemismos (especies que sólo existen en un lugar determinado) de plantas vasculares, de aves, anfibios y total de vertebrados (sin considerar peces). Además, en el trópico andino-amazónico se encuentra el origen de importantes recursos fitogenéticos3, recursos que son los causantes del 35% de la producción agroalimentaria del mundo. Colombia, Brasil, Ecuador, Perú, Bolivia, y Venezuela tienen el privilegio de ser los países con mayores especies animales y vegetales del mundo. El importante patrimonio natural que albergan, representa alrededor del 35% de la diversidad biológica del planeta. Brasil es el país del mundo con mayor biodiversidad, aproximadamente ostenta especies, seguido de Colombia con alrededor de Estas cifras son significantes si tenemos en cuenta que en Europa no existen más de especies y en Norteamérica se calculan en Solo en la Amazonia se hallan más de especies de plantas y el río Amazonas aproximadamente contiene especies de peces. En conjunto Brasil, Colombia, Perú, Ecuador y Venezuela, sostienen el mayor número de especies mamíferas, aves y plantas del mundo. Se calcula que unos 10 millones de especies viven sobre la tierra, según estimaciones, los bosques tropicales albergan entre el 60 y el 90% de ese total. La riqueza tropical de estos países presenta cifras que debemos utilizar racional y ambientalmente: el 23% de la tierra es potencialmente arable; 12% de los suelos son cultivables; 17% de las tierras son aptas para crianza; 31% de agua superficial utilizable y sólo mantiene el 6% de la población del mundo. Es importante estimar que la biosfera contiene 2.4 x toneladas métricas de fitomasa (materia verde húmeda y seca), que en términos energéticos representan más de 1.0 x kilocalorías. El 28% de esa fitomasa del planeta se encuentra fijada en los bosques, de los cuales un poco más de la mitad son bosques o selvas tropicales donde la producción de 15

146 fitomasa constituye cerca de 30 toneladas métricas por hectárea / año. Se estima que 56% de materia vegetal está localizada en las zonas tropicales del planeta, como una productividad primaria calculada en 1.72 x toneladas métricas anuales, que significan una tasa de formación de fitomasa de 6% a 7%. De ésta, 60% se produce en la zona intertropical, y el 45% en el trópico cálido húmedo 4. En estas zonas tropicales las condiciones agrológicas en general, el clima, y la absorción de anhídrido carbónico y el suministro de oxígeno a la atmósfera a través de la fotosíntesis, permiten la producción y manutención de 500 a más de toneladas anuales de biomasa por hectárea. La biomasa total es sólo parcialmente fitomasa (la porción de tejido vegetal vivo o muerto). Aunque el término biomasa se refiere a organismos que existen sobre y debajo del suelo, la práctica común es evaluar sólo la biomasa sobre el nivel del suelo, ya que es difícil medir o usar el material del subsuelo. La biomasa puede expresarse en términos de peso verde o seco al horno, preferiblemente este último. Dos variables son de naturaleza crítica para las conversiones del volumen a biomasa: la gravedad específica de la madera y su contenido de humedad. La gravedad específica de madera secada al horno varía de 0,2 a 1,3, dependiendo de la especie y del sitio; en promedio, la gravedad específica de las maderas del bosque muy húmedo está alrededor de 0,6. En bosques de Colombia y Panamá se determinó un contenido de humedad de madera verde entre 48 y 67% (Golley et al. 1975). 5 A continuación, un cuadro comparativo que muestra la cantidad de Biomasa (t/ha) susceptible de ser producida y mantenida en los bosques tropicales, clasificados como Húmedos o Secos, de acuerdo con la precipitación anual en cada caso. En el caso general del Departamento del Putumayo, estamos hablando del Bosque Húmedo Tropical típico. Sin embargo, para el proceso propuesto en este documento, el Desarrollo de un Modelo Dendroenergético, a través de la instalación de Cultivos Energéticos localizados en las poblaciones contempladas por el proyecto, es muy importante diferenciar, y precisar, que la Cantidad de Biomasa que el bosque húmedo tropical puede producir y mantener, según la información anterior (entre 500 y más 1000 t/h), se refiere al bosque primario ya 4 Potencialidades del Trópico- Luis Carlos Narváez, Producción Forestal para América Tropical, Frank H. Wadsworth, Dept. de Agricultura de USA

147 existente, y no al Cultivo energético que este Modelo propone instalar; recordemos que el Plan o Modelo Dendroenergético aquí descrito se fundamenta en la utilización de áreas ya taladas, arrasadas previamente por procesos de ganadería extensiva y sobrepastoreo, y por el desarrollo de cultivos ilícitos, y NO por el aprovechamiento del Bosque nativo existente. Por lo tanto debemos precisar que, para efectos del Modelo propuesto, lo que debemos considerar son las tasas, índices de conversión, o rendimientos encontrados en nuevas plantaciones instaladas en bosques húmedos tropicales, aprovechando sus potenciales naturales de producción de biomasa o fitomasa, como es el caso del presente proyecto. Adicionalmente, debemos también advertir que la información existente, en su mayoría, se enfoca al el desarrollo de cultivos forestales industriales y comerciales, es decir, orientados a la producción de maderas finas de uso industrial, para la producción y manufactura de muebles y materiales de construcción, principalmente. Por lo cual es también necesario enfatizar el hecho de que en los Cultivos Energéticos, los índices de aprovechamiento de la biomasa son significativamente superiores, dado que prácticamente toda la planta o árbol (tronco y ramas primarias y secundarias), con excepción de la hojas, es aprovechada en el proceso. Rendimientos en Cultivos Forestales Industriales En los cultivos comerciales o industriales, Los ecólogos consideran al rendimiento en términos de una producción primaria neta (producción primaria bruta menos respiración), o sea, el crecimiento neto de todos los organismos, sobre y bajo el suelo, más la hojarasca. Luego, como los productos forestales tradicionales provienen en su mayoría de los troncos, o de troncos y ramas, el incremento volumétrico de estos componentes es de interés especial para el productor de madera. Finalmente, se halla el rendimiento expresado en términos comerciales, el cual excluye la madera de troncos cuyo aprovechamiento no es económico por razones como especie, tamaño pequeño, rajaduras o defectos del árbol; además, corteza, albura, desbastes, recortes y aserrín, dependiendo del producto. Productividad primaria. La productividad primaria bruta de los bosques tropicales primarios varía de 13 a 123 t/ha/año (Golley y Leith 1972). Se estima que el 60% de la productividad primaria total de la superficie terrestre se encuentra en los trópicos y un 20% en el subtrópico (Rodin et al. 1975). Si se resta la respiración, la productividad primaria neta varía de 10 a 32 t/ha/año (Murphy 1977), según la temperatura y la precipitación (Cuadro 3-21), aunque también varía por tipo de bosque (Rodin et al. 1975): La productividad primaria de una comunidad de árboles se relaciona con el crecimiento del tronco utilizable hasta un límite de 7,5 cm (Dawkins 1961d). La producción anual (hojas, 17

148 ramas no persistentes, inflorescencias y frutos) generalmente da cuenta del 20 al 30% del peso seco acumulado. 6. Madera útil. Con excepción de los sitios donde la leña es importante, la productividad del fuste es la mejor medida del rendimiento probable de madera útil. El fuste representa entre 70 y 80% de la fitomasa aérea de los bosques primarios (Dawkins 1961d). Dawkins (1964b) estudió el crecimiento diamétrico en función del área basal medida con relascopio, la exposición de la copa y la interferencia lateral, y llegó a la conclusión de que, con una cobertura del 90% de la copa y la mayor libertad práctica de la copa, el rendimiento máximo de madera es aproximadamente 11 t/ha/año. Weck (1963) citado por Bazilevich y Rodin (1966), llegó a una similar conclusión. En bosques comerciales, el rendimiento comercial no es equivalente a la productividad primaria neta, ya que no se consideran las raíces, los extremos del fuste, las hojas (generalmente), y tampoco las ramas pequeñas. Además, el rendimiento económico máximo no necesariamente se relaciona en forma directa con el volumen máximo producido porque para la mayoría de los productores forestales industriales, los árboles grandes generalmente valen más que un volumen igual de árboles chicos. La cantidad de madera útil por unidad de área (independientemente de la calidad) es de interés general. Como Gallant (1959) indicó, las maderas tropicales de más demanda en el comercio mundial son también las más comunes en los bosques. Si bien toda especie que alcanza dimensiones útiles y con buena forma podrá ser aceptada en un mercado regional en expansión, siempre se preferirán maderas que se pueden obtener en cantidad. Existen buenas razones para clasificar a una especie como secundaria, y es poco probable que problemas como la dificultad en el aserrado, distorsión excesiva en el secado, resistencia a los clavos y mala trabajabilidad se puedan superar a un costo aceptable que permita el uso de esas especies para la construcción y fabricación de muebles (Hughes 1968b). Los productos forestales más valiosos se estiman con base en sus dimensiones y no en su peso; por eso, la productividad económica se expresa mejor en términos del volumen de crecimiento (metros cúbicos por hectárea por año) en vez de masa. Sin embargo, cuando se requiere una conversión, el promedio de la densidad específica de la madera de los bosques tropicales húmedos primarios es de aproximadamente 0,6; por lo tanto, para amplias comparaciones, una tonelada métrica equivale a casi 1,67 m3. 7 En resumen, sólo una pequeña proporción de la madera de los bosques primarios se utiliza normalmente, cuando hablamos de procesos forestales industriales, orientados a la extracción de maderas finas; es en estos casos donde se considera el índice de Producción 6 Producción Forestal para América Tropical, Frank H. Wadsworth, Dept. de Agricultura de USA Cap Producción Forestal para América Tropical, Frank H. Wadsworth, Dept. de Agricultura de USA Cap

149 por hectárea de 30 Toneladas, ya mencionado. Cuando se habla de Cultivos Energéticos es posible entonces incrementar los Índices de Conversión de Madera por hectárea / año. Se considera que de cada árbol extraído para la producción maderera, sólo se aprovecha comercialmente un porcentaje cercano al 20%. Se estima que un 40% es dejado en el campo, en las ramas y raíces, y otro 40% en el proceso de aserrado, en forma de astillas, orillos, corteza y aserrín. La siguiente figura ilustra los porcentajes de biomasa aprovechables en el proceso energético; para nuestro caso, los porcentajes válidos están en las ramas (6 a 22%), el tronco (74 a 80%), y la corteza (3 a 10%): EL CULTIVO ENERGETICO Los Cultivos Energéticos de Lignocelulosa se realizan para obtener un biocombustible sólido (Madera en este caso) para usos térmicos o energéticos, (producción de Calor o Electricidad); en general, deben cumplir con los siguientes parámetros: Que se adapten a las condiciones climáticas y agrológicas del lugar donde se instalen: los árboles dan mayores rendimientos en aquellos lugares que reúnen condiciones que les sean más favorables. Que tengan altos niveles de productividad en biomasa con bajos costos de producción: las explotaciones que requieren mucha atención cultural son complicadas y costosas. Que sean rentables, económicamente hablando, para el agricultor. Que no tengan, en lo posible, aprovechamiento alimentario simultáneo, con el objetivo de garantizar el suministro, sin una competencia de precios que perjudique la explotación agrícola en sí misma, o los usos alimentarios y energéticos. Que tengan un fácil manejo y que requieran técnicas y procesos conocidos y comunes para los agricultores. Que presenten un balance energético positivo. Es decir, que se extraiga de ellos más energía de la que se invierte en el cultivo y su puesta en la planta de energía. Que la biomasa producida se adecue a los fines para los que va a ser utilizada: como materia prima para pellets, o para generación o cogeneración de calor y electricidad. Que no contribuyan a degradar el medio ambiente (por ejemplo, empobrecer el suelo) y permitan la fácil recuperación de la tierra, para implantar posteriormente otros cultivos. Cuando sea posible, que la rotación sea factible y beneficiosa en todas las etapas. Para describir entonces la ACCIÓN y su EFICACIA, procedemos a repetir y desglosar los Objetivos, Actividades y Resultados Esperados: 19 Objetivos específicos Actividades Resultados esperados Desarrollar un modelo Actividad PLAN EMPRESARIAL Plan de

150 empresarial sostenible que involucre la población más vulnerable de las comunidades seleccionadas en el proceso de producción del combustible para usos energéticos; Capacitar esta población en los componentes técnicos, laborales, ambientales, empresariales y asociativos, necesarios para el desarrollo sostenible de la actividad productiva. Documentar el proceso, sus logros y lecciones, para facilitar su futura réplica en otros lugares del Departamento y la Z.N.I. Instalar el Modelo Dendroenergético en las poblaciones seleccionadas, pertenecientes a la Z.N.I. del Departamento del Putumayo. - CONSTITUCIÓN DE EMPRESA PRODUCTIVA. 1.1 Evaluación y Selección de Organizaciones Comunitarias. 1.2 Programa de Socialización del Proceso. 1.3 Programa de procesos productivos. 1.4 Constitución de Empresa Comunitaria. 1.5 Análisis de Costos. 1.6 Plan de Negocios. 1.7 Capacitación Empresarial. 1.8 Contratos de suministro de biomasa. Actividad INFORMES Y PLANES DE RÉPLICA. 2.1 Informes bimensuales. 2.2 Análisis de Costos. 2.3 Planes de Mejoramiento. 2.4 Programa de Capacitación. 2.5 Programa de Calidad. 2.6 Informe Final. 2.7 Documentación Audio Visual. 2.8 Programa - Proyecto de Réplica en la Z.N.I. Actividad PLAN AGRONOMICO - SELECCIÓN DE AREAS. 3.1 POT (Plan de Ordenamiento Territorial). 3.2 Evaluación de Condiciones Agrológicas. 3.3 Infraestructura de Transporte y Comunicaciones. 3.4 Propiedad (Títulos, servidumbres, costos). 3.5 Definición de Áreas requeridas. 3.5 Definición de Áreas requeridas. 3.7 Construcción de Instalaciones Básicas. Actividad PLAN AGRONÓMICO - SELECCIÓN DE ESPECIES. 4.1 Evaluación y Selección de Especies Energéticas. 4.2 Evaluación y Selección de Especies para Repoblación Nativa. 4.3 Cálculos de Conversión Energética y Producción. 4.4 Plan Agronómico (cuantificación y valoración). 4.5 Adquisición de Equipos, Herramientas e Insumos. 4.6 Construcción de Obras Civiles (Servicios, Pozos, otras). Actividad PLAN Implementación del Modelo por Comunidad. Plan de Replica del Modelo. Plan Agronómico del Modelo. Desarrollo Modelo. Implementación del Modelo. del 20

151 AGRONÓMICO - DESARROLLO DEL CULTIVO ENERGÉTICO. 5.1 Selección y Contratación de Personal Proceso Agronómico. 5.2 Plan de Capacitación Agronómica. 5.3 Plan de Seguridad Industrial y Salud Ocupacional. 5.4 Plan de Sanidad. 5.5 Preparación del Terreno. 5.6 Plantulación. 5.7 Siembra. 5.6 Control y Abonamiento. 5.7 Cosecha (Corte). 5.8 Alistamiento de la Cosecha (corte y secado). 5.9 Plan de Transporte. Actividad PLAN DE GENERACIÓN - DISEÑO E INSTALACIÓN. 6.1 Diseño del Proyecto Energético (Gasificación y Generación). 6.2 Ingeniería de Detalle de las Instalaciones. 6.2 Adquisición de Equipos. 6.3 Fabricación y Transporte Internacional. 6.4 Recibo de equipos (Importación y Nacionalización). 6.5 Transporte Nacional. 6.6 Contratación de personal Técnico. 6.6 Obras Civiles, Eléctricas e Hidráulicas. 6.7 Instalación. Generación de XX empleos en las actividades de cultivo y producción de Biomasa. Diseño de Planta de aprovechamiento. Ingeniería de Detalle para la Planta de Gasificación de Madera y Generación de Energía. Generación de XX empleos en las actividades de Generación de Energía. Actividad PLAN DE GENERACIÓN - PUESTA EN MARCHA Y OPERACIÓN. 7.1 Arranque, Pruebas y Evaluaciones. 7.2 Ajustes. 7.3 Seguimiento y Capacitación. 7.4 Análisis de Costos. 7.5 Puesta en Marcha e Inicio de Operación. Con estas premisas, y con los parámetros de rendimiento y desarrollo de cultivos forestales en el trópico húmedo del Departamento del Putumayo ya explicados, vamos a proceder a la estimación, valoración y dimensionamiento del Modelo Dendroenergético para las poblaciones de PUERTO LEGUÍZAMO y PUETO NARIÑO, en una PRIMERA FASE del proyecto, replicable como ya dijimos, en otras comunidades del Departamento y, seguramente, en otras poblaciones de la Z.N.I. del país Metodología (máximo 4 páginas) Para Dimensionar y Valorar el Modelo Dendroenergético y su Desarrollo para las Poblaciones seleccionadas en este proyecto, contamos con los estudios previos realizados por el IPSE (instituto adscrito al Ministerio de Energía, a cargo de la Z.N.I.), sobre las necesidades 21

152 energéticas particulares de cada población, en términos de Potencia Instalada y requerida, Población y Número de usuarios, según se describe en la siguiente Tabla: # Población No. HABITANTES POTENCIA KW No. DE USUARIOS Puerto 1 Leguízamo Puerto Nariño Con base en la información anterior, partimos de los siguientes supuestos y consideramos las siguientes variables, para dimensionar el proceso: SUPUESTOS; a. Potencial de Producción de Biomasa por hectárea / año en Zonas Tropicales, para usos Energéticos; 40 ton/ha/año b. Capacidad de Conversión de Biomasa Sólida, Madera, en Energía (Kilogramos por kwh), en el proceso de gasificación de biomasa: 1,2 kg / kwh. VARIABLES: a. Área de Cultivos requerida por Comunidad seleccionada (No. De hectáreas). b. Número de empleos requeridos por Hectárea de Cultivo, con Base en el Estudio y Plan desarrollado por el SENA Putumayo (Servicio Nacional de Aprendizaje), para el efecto. c. Inversión estimada por Hectárea de Cultivo / año, con Base en el Estudio y Plan desarrollado por el SENA Putumayo (Servicio Nacional de Aprendizaje), d. Inversión estimada por Comunidad, para las Plantas de Gasificación y Generación de Energía. OJO, INSERTAR LA TABLA DESCRIPTIVA DE LAS VARIABLES DESCRITAS Duración y plan de acción indicativo para ejecutar la acción La duración de la acción será de 24 meses. A continuación, se presenta un Cuadro Cronograma, detallando las actividades, la preparación y ejecución necesaria de las mismas. VER ANEXO 1.6. Sostenibilidad (máximo 3 páginas) Como se mencionó en el aparte No. 3 de la Introducción, la Sostenibilidad de la Acción está asegurada por las siguientes condiciones: La sostenibilidad del modelo está garantizada por el permanente requerimiento del combustible producido (Madera), en el proceso energético, un proceso obligatorio para el estado Colombiano. La venta del producto (Madera) está garantizada por el esquema propuesto. Adicionalmente, el precio por unidad (kwh) ofrecido por este proyecto es significativamente inferior al precio existente hoy día, resultado de la utilización del Diesel. 22

153 Los cultivos energéticos con base en plantas de forraje, como la leucaena, el Matarratón y otras especies locales, pueden tener doble propósito: el aprovechamiento del tronco para fines energéticos, y la utilización del follaje como forraje para las actividades de ganadería. Este concepto asegura economía y sostenibilidad en ambos procesos. El proyecto y modelo garantizan la creación de un importante número de empleos e ingresos no ofrecidos por otro proceso en la zona. El Estado Colombiano reducirá las Inversiones requeridas en el subsidio del proceso energético, aliviando su carga fiscal. Se reemplaza una cantidad importante de combustible fósil (Diesel), que puede ser empleado en otras actividades, también disminuyendo los esfuerzos financieros del estado. Se reducen significativamente las Emisiones de GEI (Gases de Efecto Invernadero), en comparación con las producidas a partir del Diesel. Se recuperan importantes áreas previamente deforestadas, al instalar especies nativas que aseguren una recuperación paulatina de la cobertura boscosa, en las zonas donde se desarrolle el Modelo. Finalmente, la comunidad se involucra haciéndose socia del proceso, al desarrollar un esquema empresarial, u ORGANIZACIÓN COMUNITARIA PRODUCTIVA, que garantice el suministro del combustible a través del proceso dendroenergético o Cultivo Energético, y sea PROPIETARIA de la Planta de Gasificación y Generación de Energía que venderá a la empresa de servicios local, la unidad (kwh) producida. La comunidad organizada, tanto en el proceso de producción de Biomasa, como en el de generación de energía, será la directa beneficiaria de la Inversión realizada por el programa USAID, consolidando un proceso productivo necesario para su desarrollo socioeconómico. Para el efecto se ANEXA la Carta de Intención producida por la Empresa de Servicios Públicos EMPULEG S.A E.S.P., a cargo de la prestación del servicio en estas dos comunidades (Puerto Leguízamo y Puerto Nariño), la cual, se comprometerá a comprar las unidades producidas en el marco del proyecto, garantizando la sostenibilidad del proceso. Sin embargo, procedemos a describir la variable más relevante para el proceso, en términos de su sostenibilidad FINANCIERA y LABORAL. IDENTIFICACION DE RIESGOS. A continuación se presenta la identificación de riesgos físicos, medio ambientales, políticos y socioeconómicos. RIESGOS FISICOS El Modelo Dendroenergético no supone riesgos físicos para la población en ninguna medida, más allá de de los riesgos asociados al trabajo agrícola inherente al proceso. Solución. Se han considerado los diferentes planes de acción en lo relativo a Seguridad Industrial, Salud Ocupacional, Capacitación técnica, que permitirán mejorar y mantener buenas prácticas laborales y un clima empresarial adecuado. RIESGO MEDIO AMBIENTAL El Modelo promueve procesos y actividades ambientalmente amigables, modificando el actual estado de la zona y las comunidades del proyecto en lo relativo a la tala y deforestación de amplias zonas y áreas. Al mismo tiempo reduce, y prácticamente elimina la utilización de combustibles fósiles en el proceso generación de energía a partir del Diesel, tal como se adelanta actualmente. El Modelo garantiza una importante mejora de los índices ambientales. Solución. El Modelo se convierte en factor de mejoras medioambientales en la zona, y puede ser ampliamente replicado en el futuro. RIESGO POLITICO 23

154 Aunque la zona de implementación del proyecto es compleja en lo referente al conflicto armado en Colombia, no es una de las más críticas de la zona y el departamento, dado precisamente su asilamiento y distancia los centros poblados más importantes, donde se realizan las actividades económicas principalmente afectadas por estos procesos (Sector Petrolero y Minero). En todo caso, el desarrollo y avance del proyecto en cualquiera de sus fases, es susceptible a cambios generados por variables externas derivadas de las condiciones de seguridad en la región. Solución. La Implementación del Modelo Dendroenergético con la clara participación de la comunidad, principal beneficiaria del proceso, se realiza como una alternativa para disminuir el impacto de las variables y situaciones de inequidad, carencia de empleo, bajos niveles de ingresos, factores todos que promueven la inestabilidad social de la zona; el programa comunitario propuesto en este Modelo, fomenta la apropiación del proyecto por parte de la comunidad y la población vulnerable y busca la reducción de malestares políticos introducidos por los grupos armados al margen de la ley. RIESGO SOCIOECONOMICO Como se ha planteado, el Modelo Dendroenergético garantiza la creación de empleos y actividades productivas para las comunidades organizadas de las dos Poblaciones objeto del proceso. Este factor debe disminuir la presión que pueden ejercer los grupos alzados en armas sobre la población vulnerable. No existen otras condiciones que pudiesen impedir el mejoramiento del estándar de vida de las comunidades asociadas al proceso. Solución. Si ocurriese un escenario como este, el riesgo principal sería la deserción laboral. 2. PRESUPUESTO DE LA ACCIÓN Cumplimente el anexo B (ficha de trabajo 1) a la Guía para los Solicitantes para la duración total de la acción y para sus primeros 12 meses. TABLA EXCEL CON TODOS LOS COSTOS 24

155 2. PERFIL Estatuto jurídico Ánimo de lucro ONG Basado en el valor 8 Está su organización vinculada a otra entidad? Acquaire Ltda. Sociedad Limitada. X Sí No Sí X No Político Religioso X Humanista Neutral Sí, entidad matriz: Sí, entidad(es) controlada(s) X No, independiente 1.7. Categoría Categoría 9 Público Administración pública Representantes descentralizados de los Estados soberanos Organización internacional Institución judicial Autoridad local Agencia de implementación Universidad/Educación Instituto de investigación Think Tank Fundación Asociación Medios de Comunicación Red/Federación Organización profesional o industrial Sindicato Organización cultural Organización comercial Privado Agencia Ejecutiva Universidad/Educación Instituto de investigación Think Tank Fundación Asociación Medios de Comunicación Red/Federación Organización profesional o industrial Sindicato Organización cultural X Organización comercial Otros actores no estatales 1.8. Sector(es) : Educación básica 8 Elija uno de las siguientes opciones. 9 Especifique 1) el sector al que pertenece su organización, tal y como viene definida en sus estatutos (o documento equivalente): Público (establecida o fundada por un organismo público) o Privada (establecida o fundada por una actividad privada); 2) en la columna apropiada, la categoría a la que pertenece su organización (ELIJA UNA ÚNICA OPCIÓN). 10 Señale una opción por cada sector en el que su organización ha estado activa 25

156 113 Educación secundaria 114 Educación post-secundaria 121 Salud general Nutrición esencial Control de enfermedades contagiosas Educación sanitaria Desarrollo del personal sanitario Cuidado de la salud reproductiva Control STD incluido el SIDA 14 ABASTECIMIENTO DE AGUA Y SANEAMIENTO Desarrollo legal y judicial Administración del Gobierno Fortalecimiento de la Sociedad Civil Elecciones Derechos Humanos Gestión del Sistema de Seguridad Social Construcción de la paz y prevención y resolución de conflictos Construcción de la paz en situaciones de post-conflicto (UN) Reintegración y control SALW Destrucción de minas terrestres Niños soldados (prevención y licenciamiento) Atenuación del impacto social del VIH/SIDA 21 TRANSPORTE Y ALMACENAMIENTO 220 Comunicaciones Radio/Televisión/Prensa Tecnología de información y comunicación (ICT) X 23 ENERGÍA 24 BANCOS Y SERVICIOS FINANCIEROS 25 NEGOCIOS Y OTROS SERVICIOS 311 Agricultura 312 Bosques 313 Pesca 321 Industria 322 Recursos minerales y minería 323 Construcción 331 Política y regulación comercial 332 Turismo 41 PROTECCIÓN MEDIOAMBIENTAL GENERAL Mujeres en desarrollo 52 DESARROLLO DE LA AYUDA/SEGURIDAD ALIMENTARIA 600 ACCIÓN RELATIVA A LA DEUDA 7 AYUDA ALIMENTARIA Ayuda a los refugiados (en el país receptor) 730 Ayuda para la reconstrucción 740 Prevención de desastres y prevención Ayuda a las ONG nacionales Ayuda a las ONG internacionales Ayuda a las ONG locales y regionales Promoción de la Concienciación sobre el Desarrollo 26

157 1.9. Grupo(s) destinatario(s) Todos Niños soldados Niños (menores de 18 años) X Organización(es) comunitaria(s) X Consumidores Discapacitados Consumidores de drogas X Organizaciones educativas (colegios, universidades) Ancianos Enfermos (Malaria, Tuberculosis, HIV/SIDA) X Indígenas X Autoridades locales Migrantes ONG Presos Categoría profesional X Refugiados y desplazados X Organización de investigación / investigadores PME/PMI Estudiantes Habitantes de barrios bajos Víctimas de conflictos o catástrofes X Mujeres X Jóvenes X Otros (especifíquese) Reinsertados del conflicto armado, Campesinos. 27

158 3. CAPACIDAD PARA GESTIONAR Y EJECUTAR ACCIONES Experiencia por Sector (para cada sector seleccionado en el punto 2.2) Sector Año(s) Experiencia de 23 ENERGIA Menos de 1 1 a 3 años 4 a 5 años X 6 a 10 años 11 a 20 años + de 20 años Experiencia en los últimos 3 años Menos de 1 año 1 año 2 años 3 años Número Proyectos 1 a 5 6 a a 20 X 21 a a a de 500 de Importe estimado (en miles de Dólares) Menos de 1 1 a 5 5 a a a a 300 X 300 a Desconocido Experiencia por zona geográfica (país o región) Por zona geográfica (país o región) Zonas No Interconectada s Año(s) de Experiencia Menos de 1 1 a 3 años 4 a 5 años X 6 a 10 años 11 a 20 años + de 20 años Número de proyectos 1 a 5 6 a a 20 X 21 a a a de 500 Importe estimado (en miles de Euros) Menos de 1 1 a 5 5 a a a a 300 X 300 a Desconocido 28

159 Fuente (s) de financiación (elija una fuente o Fuentes de ingresos de su organización y especifique la información adicional que se solicita): Año Fuente Porcentaje (el total por Número de determinado debe ser miembros igual a 100%) contribuyentes (solo para la fuente aportaciones de los miembros) N USAID 70% N/A N Organismo(s) de (los) Estados N/A Unidos de Norteamerica N Organismo(s) de Terceros N/A Estados N Naciones Unidas N/A N Otra(s) organización(es) N/A internacional(es) N X Sector privado 30% N/A N Aportaciones de los miembros N Otros (especifíquense): N/A : N Total 100% N/A 29

160 Año Fuente Porcentaje (el total por año determinado debe ser igual al 100%) N 1 USAID 70% N/A N 1 Organismo(s) de (los) Estados N/A Unidos de Norteamérica N 1 Organismo(s) de Terceros N/A Estados N 1 Naciones Unidas N/A N 1 Otra(s) organización(es) N/A internacional(es) N 1 X Sector privado 30% N/A N 1 Aportaciones de los miembros N 1 Otros (especifíquense): N/A N 1 Total 100% N/A N 2 Comisión Europea N/A N 2 Organismo(s) de (los) Estados N/A miembros de la UE N 2 Organismo(s) de Terceros N/A Estados N 2 Naciones Unidas N/A N 2 Otra(s) organización(es) N/A internacional(es) N 2 Sector privado N/A N 2 Aportaciones de los miembros N 2 Otros (especifíquense): N/A N 2 Total 100% N/A N de miembros contribuyentes (solo para la fuente aportaciones de los miembros) Número de trabajadores (equivalente a tiempo completo) (señale una opción por cada tipo de personal): Tipo de personal Remunerado No remunerado Personal de la sede: reclutado y destinado en la sede (situado en el país desarrollado) Personal expatriado: reclutado en la sede (situada en el país desarrollado) y destinado en el país en desarrollo Personal local: reclutado y destinado en el país en desarrollo 30 < 10 X > 10 y < 50 > 50 y < 100 > 100 N/A X < 10 > 10 y < 50 > 50 y < 100 > 100 N/A < 10 > 10 y < 50 > 50 y < 100 > 100 N/A < 10 > 10 y < 50 > 50 y < 100 > 100 N/A < 10 > 10 y < 50 > 50 y < 100 > 100 N/A < 10 > 10 y < 50 > 50 y < 100 > 100 N/A

161 31

162 Organización de las Naciones Unidas Para el Desarrollo Industrial DIMENSIONAMIENTO DE UN SFV AUTÓNOMO EN CASUARITO (Vichada) Jairo Alberto Benavides Consultor

163 1. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO Casuarito (Vichada), perteneciente al municipio de Puerto Carreño, está ubicado en una zona tropical, y aunque tiene dos medios de transporte: vía fluvial y via terrestre, está aislado por eso no se encuentra dentro del SIN. Las necesidades energéticas del municipio, hacen que sea urgente desarrollar una solución viable, para tener un flujo constante de energía en el colegio, y las viviendas que se encuentra tanto en el núcleo urbano como dispersas, puesto que en este momento la energía eléctrica sólo se tiene de 5 de la tarde a 10 de la noche, por medio de plantas eléctricas. Objetivo general Proveer de energía eléctrica a la población de Casuarito (Vichada), mediante el aprovechamiento del potencial solar como fuente de energía renovable, no convencional y sostenible. Objetivos específicos Proporcionar energía eléctrica a los habitantes de la región mediante energía solar Desarrollar y establecer procesos de inducción, capacitación, acompañamiento, monitoreo y evaluación, que permitan a la comunidad la adaptación de la tecnología y la operación eficiente de los sistemas instalados a mediano y largo plazo. Dotar de energía eléctrica al colegio de la comunidad utilizando el potencial solar y usarlo como proyecto piloto en Colombia. Descripción Se hace necesario suplir la necesidad energética de una estructura tipo casa rural en la población de Casuarito (Vichada), Colombia y con estudios previos que se realizaron se puede concluir que la energía renovable es una buena opción. Por razones de la disponibilidad del recurso, se elige la energía solar fotovoltaica como solución. Información disponible: horas de sol estándar MES HSS Enero 8-9 Febrero 8-9 Marzo 6-7 Abril 4-5

164 Mayo 3-4 Junio 3-4 Julio 3-4 Agosto 3-4 Septiembre 4-5 Octubre 5-6 Noviembre 6-7 Diciembre 8-9 Promedio Anual 5-6 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 HSS CASUARITO (Vichada) HSS peor mes: 3-4, para cálculos se usará 3,5 A continuación se muestra el mapa de uno de los peores meses:julio

165 Ubicación Casuarito, temperatura promedio: 25 c.

166 Fuente: Google Earth

167 DESCRIPCIÓN DE LAS CARGAS Basándose en las estadísticas del DANE por región, se realizó el cuadro de carga.

168 DESCRIPCIÓN CANTIDAD CARGA Ventilador 1 80 w Televisor w Licuadora w Luminarias 6 25 w Nevera w Equipo de Sonido w TOTAL 1050 W DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO (SFV) AUTÓNOMO En primera instancia se establece la tensión nominal del sistema que debe ser equivalente para todos los equipos y cargas del mismo.

169 CONDICIONES Las cargas AC están unificadas para funcionar a 120 v nominales. EnergiaAC : k Pi * ni i Wh factor deinversion i: elemento. Pi: potencia nominal del elemento. ni: numero del horas al día que se encuentra en uso CARGA AC POTENCIA ELEMENTO CANTIDAD POTENCIA TOTAL HORAS DE USO Ventilador F INV ENERGIA 355, Televisor , Licuadora , ,9 Luminarias Nevera ,66667 Grabadora , ENERGIA TOTAL Wh/dia 3121, DONDE: F INV: factor de inversión = 0.9. Es utilizado en aplicaciones que dispongan de cargas AC, es necesaria la utilización de un inversor que convierta la energía generada por un sistema fotovoltaico en una señal sinusoidal. El factor de inversión es un valor relacionado con la eficiencia de operación del mismo, siendo menor que la unidad debido a que parte de la potencia de la señal de entrada se toma para el funcionamiento propio del inversor. Otra consideración, es que la eficiencia del inversor aumenta conforme la exigencia de carga se acerca a la potencia nominal del inversor, ya que al consumir una potencia constante en su funcionamiento, y bajo exigencias de carga pequeñas, el porcentaje de potencia consumida por el inversor es alto respecto a la potencia que entrega el inversor. 2. Energía total:

170 Energia TOTAL : EnergiaAC [W.h] Energia * 1 [W.h] Energía totalcorregida : TOTAL FS ENERGIA TOTAL 3121, FACTOR DE SEGURIDAD 0,15 ENERGIA TOTAL CORREGIDA 3589, F actor de seguridad = Los sistemas fotovoltaicos son susceptibles a las diferentes condiciones ambientales del sector de ubicación, las cuales afectan la energía que éstos generan. En adición a lo anterior, se presentan perdidas en los elementos y/o en las conexiones entre éstos. Por éstas razones se incluye el uso de un factor de seguridad que conlleva a un sobre-dimensionamiento de la energía que debe suministrar el arreglo de módulos fotovoltaicos a fin de realizar una compensación de la energía no suministrada por las perdidas presentes en el sistema y por factores ambientales como baja radiación solar, sombras sobre los módulos, elevación de temperatura y demás. La energía total suministrada a la carga es el valor hasta el momento, más importante para continuar con el dimensionamiento del SFV autónomo. 3. corriente de carga equivalente (CI) Carga equivalente en corriente: En este apartado se evalúa la corriente en A.h que debe suministra el generador ante las exigencias de carga propuestas en la operación del sistema. Energía totalcorregida Ci : V. del sistema [A.h] CI 149, cálculos del módulo Referencia del modulo seleccionado: PS300M -24/T

171 MODULO FOTOVOLTAICO MONOCRISTALINO DE ALTO RENDIMIENTO. Fabricante: Phono Solar Especificaciones: Ci I.p del generador : [Amp] HSS I.pico del generador. # Módulosen paralelo : Im. del modulo Se establece IM como la corriente entregada por el generador en el punto de máxima potencia al percibir radiación de valor estándar. POT PICO GENERADOR 42, IM 8,39 5. BANCO DE BATERÍAS Referencia de la batería seleccionada: 5 OPZS 350/5 de ENERCELL Capacidad nominal del banco : Ci*#días #Baterias en serie : V.sistema V.nominal de la batería Capacidad corregida del banco : de autonomía [A.h] Capacidad nominal del banco P.d [A.h]

172 DÍAS DE AUTONOMÍA 3 CAPACIDAD NOMINAL CORREGIDA 559 PROFUNDIDAD DE DESCARGA 0,8 Con el valor anterior se determina que sería necesario un banco para 500 A en 100 horas, para esta referencia se ajusta un banco de baterías de 12 celdas, con cada celda de (2V), para un total de 24 V, la cual es la tensión del sistema. Además, es necesario tener en cuenta que el banco está ubicado en Manizales, lo que aumenta su costo, y aparte su construcción demora 8 semanas. 6. REGULADOR DE CARGA El regulador de carga se dimensiona empleando la corriente de corto circuito del generador fotovoltaico. REGULADOR MPPT Referencia seleccionada: 45 A TS-MPPT- TS-MPPT-4545 DE MORINING STAR 7. INVERSOR Para realizar el cálculo del inversor, se tiene en cuenta la potencia total ac, es decir se aproxima a 1 kw. Cabe resaltar que la referencia seleccionada ya incluye la sonda de temperatura. INVERSOR POTENCIA AC 990

173 Referencia seleccionada: PST-100S-24ª de SAMLEX 8. CALCULO DE CONDUCTORES El cálculo de conductores se divide en dos partes: 1. un conductor que comunique modulo-regulador-baterías. Para esta primera etapa se utiliza la corriente del regulador estimada anteriormente y que es aproximadamente 45 amperios, pero por seguridad seleccionamos el de 50 A.

174 2. conductores hacia las cargas: Para este cálculo es necesario la ubicación de las cargas, como no se tienen datos concretos se unifica el calibre en las cargas se elige el AWG 12, aunque cabe la posibilidad que las viviendas ya cuenten con instalación eléctrica interna. RESULTADO: 9. COSTOS EQUIPO CANTIDAD FABRICANTE MODELO COSTO COSTO TOTAL MODULOS 4 PHONOSOLAR BATERIA 12 CELDAS (2 V) PS300M - 24/T $ ,00 ENERCELL 5 OPZS 350/5 $ $ REGULADOR 1 MORNING STAR TS-MPPT-45 $ ,00 INVERSOR 1 SAMLEX PST-100S-24A $ ,00 SUBTOTAL ,00 IVA 16% TOTAL ,00

175 Esto significa que para la población nuclear de CASUARITO (Vichada) que es 260 personas, y basándose en el censo del DANE, en donde especifica que por unidad de vivienda son 4 personas, se llegaría a un final de 65 unidades de vivienda. Es decir que cada unidad de vivienda tendría un costo de $ , para un total de $ sin tener en cuenta los costos de transporte, costos de conductores, y mano de obra.

176 Organización de las Naciones Unidas Para el Desarrollo Industrial DIMENSIONAMIENTO DE UN SFV AUTÓNOMO PARA LAS COMUNIDADES RURALES DE CODAZZI ( César) Jairo Alberto Benavides Consultor

177 1. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO A Través de la historia las poblaciones fronterizas de difícil acceso y alejadas de los centros poblacionales han venido careciendo de los servicios básicos necesarios para su diario vivir en condiciones dignas. El servicio de energía eléctrica es uno de estos servicios, por lo tanto, se hace necesario ejecutar acciones que propendan por una satisfacción mínima en este campo, para mejorar su competitividad y su calidad de vida. En este caso los habitantes afectados pertenecen a la zona fronteriza del municipio de Codazzi (César) que involucra veredas tales como: La Aguacatera, Agua bonita, Alto Sicarare, Arroyo Seco, Los Manguitos, Fernambuco Medio, Zorro Cuco, La Europa, Punta Arrecha, Candela Abajo, coco Solo, Candela, Caño Frio, El Paraíso, El Once, Espíritu Santo, El Milagro, El Zaino, Iroka, Loma fresca, La Duda, Buenos Aires, Begoña, Caño Seco, La Palizada, Las Vegas, La Sonora, La Frontera, Nueve de Abril, Makencal, San Jacinto, Sicarare Medio, Sicarare Bajo, San Miguel, Siete de Agosto, El Pozón, Platanal, Fernambuco, Terranova, La Hondina, La Esperanza, La Iberia, Hoyo Caliente, Carrizal, Guamal. Objetivo general Avanzar en los objetivos del milenio frente a la promoción de desarrollo local endógeno como estrategia para el mejoramiento económico social y cultural con el fin de reducir la pobreza extrema de comunidades fronterizas del Departamento del Cesar con la República Bolivariana de Venezuela, mediante el uso de energía renovable rural en veredas de la frontera colombo venezolana más exactamente en el municipio de Codazzi Cesar. Objetivos específicos Mejorar las condiciones socio-culturales de las personas que habitan las áreas rurales y de difícil acceso en zonas de montaña del Departamento del Cesar. Aplicar alternativas que promuevan el desarrollo y mejoramiento de la calidad de vida de las familias campesinas. Fortalecer el trabajo comunitario y la gestión para la búsqueda de solución a sus problemas. Descripción Se hace necesario suplir la necesidad energética de las veredas correspondientes al municipio de Codazzi (César), Colombia. Para estudios se usó la información de Valledupar (César), porque es el municipio más cercano a Codazzi. Información disponible: horas de sol estándar Para cálculos se tomó la población de Valledupar, cercana a la población de Codazzi.

178 kwh/m2/dia HSS- Valledupar (César)

179 Ubicación Codazzi, (César), temperatura promedio: 28 c. El municipio de Agustín Codazzi se encuentra ubicado en la parte norte del departamento del cesar a 45 minutos del la capital del departamento del Cesar Valledupar a una distancia de 60 Km. El municipio está conformado por 42 barrios. El municipio pose diversidad de climas debido a que parte de su territorio la conforma la Serranía del Perijá. Limita por el norte con el municipio de La Paz y Sandiego, por el sur con el municipio de Becerril, por el occidente con el municipio de El Paso y por el oriente con la Serranía del Perijá, que sirve de límite natural entre Colombia y Venezuela. POSICIÓN ASTRONÓMICA LIMITES Latitud: Norte: La Paz Longitud: Sur: Becerril, El Paso Distancia a la capital(km.): 60 Este: República de Venezuela Área (Km.): Oeste: La Paz Altura sobre el nivel del mar(m): Temperatura( C): 28

180 Fuente: Google Maps Población beneficiada. Población rural campesina aglomerada y dispersa de la serranía del Perijá en el departamento del Cesar que, por su baja densidad demográfica, su distancia al sistema nacional de distribución de electricidad por redes y por sus condiciones de marginación con respecto a los mercados de producción y trabajo, ha sido confinada a la indiferencia en el diseño de políticas públicas de expansión del servicio eléctrico. En primer orden los beneficiarios serán habitantes de 702 viviendas UBICADAS en 14 veredas carentes del servicio básico de energía eléctrica en el Municipio de Codazzi así:

181 VEREDAS No DE VIVENDAS No. DE HABITANTES 1 Medio Sicarare Hoyo Caliente Iroca Makinkal Fernambuco Fernambuco Bajo y medio Caño Frio La Sonora De Agosto Las Vegas Alto Sicarare Duda Alta Caño frio Iberia TOTAL DESCRIPCIÓN DE LAS CARGAS Basándose en la información obtenida a través de encuestas del 100% de la población encuestada se encontró lo siguiente: ENERGIA ELÉCTRICA SERVICIO TELÉFONO Servicios públicos AGUA SI NO SI NO Potable Veredal Quebrada Pozo Otro 16.6% 83.4% 2.7% 97.3% 4.4% 9.5% 40.3% 0.7% 45.1% No. De Habitaciones Características de cocina y techo de las viviendas COCINA TECHO Eléctrica Gas Leña Teja Barro Madera Zinc Palma Otro 1.5 (Promedio) 0.73% 1.82% 97.45% 1.75% 0.35% 81.05% 13.33% 3.51%

182 Características de paredes y pisos de las viviendas PAREDES PISOS Ladrillo Madera Bahareque Otros Baldosa Cemento Madera Tierra 22.1% 39.30% 15.95% 21.57% 0% 40.1% 0.4% 59.6% Características de sanitario de las viviendas SANITARIO Convencional P. Séptico Letrina No Tiene Otro 4.1% 3% 8.6% 83.6% 0.7% Fuente: Resultados de la encuesta Con respecto a los servicios públicos se destaca que el 83.4% de las viviendas no poseen energía eléctrica y el 97.3% no tienen servicio telefónico y son muy pocas las que disponen de agua tratada (potable y de acueducto veredal), equivale a un 13.9%; el mayor porcentaje de las viviendas (45.1%) la toman de otras fuentes de agua como lo son los manantiales y nacimientos. Para la cocción de los alimentos, el 97.45% de los encuestados usa la leña. Los materiales más comunes en las viviendas son: Techo de zinc (81.05%), paredes de madera (39.3%), pisos en tierra (59.6%) y el 83.6% no tienen sanitario. Esto refleja como ya se mencionó, que los usuarios del proyecto tienen unos altos índices de necesidades básicas insatisfechas en relación con el tipo de vivienda y servicios públicos y de aseo disponible. Para estas necesidades, se ajustan las cargas siguientes que tienen el tipo de vivienda rural del municipio de Codazzi: CANTIDAD ELEMENTO 6 Bombillos Ahorradores 3 Tomacorrientes (Radio, TV y cargador celular)

183 2. DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO (SFV) AUTÓNOMO En primera instancia se establece la tensión nominal del sistema que debe ser equivalente para todos los equipos y cargas del mismo. CONDICIONES Las cargas DC están unificadas para funcionar a 12 v nominales. Las cargas AC están unificadas para funcionar a 120 v nominales. 2.1 Diagrama Unifilar

184 2.2 Cálculos del módulo Referencia del modulo seleccionado: SR W MODULO FOTOVOLTAICO MONOCRISTALINO Fabricante: CRYSTALLINE SOLAR PANER CO. LTD. Especificaciones Técnicas: Electrical characteristics Open circuit voltage (V oc ) 21,4V Optimum operate voltage (V mp ) 17,45V Short circuit current (I sc ) 7,68A Optimum operate current (Imp) 6,87A Maximum power at STC (P max ) 120W p Operating temperature -40 C to +85 C Maximum system voltage 1000VDC Power tolerance ±3% STC: irradiance 1000W/m 2, module temperature 25 C, AM=1,5 Basándose en la Intensidad Corregida, y la tensión del sistema, se seleccionó paneles monocristalinos de 120 W, porque son los más apropiados para la demanda de energía existente y sobretodo por sus características eléctricas. 2.3 Banco de Baterías Referencia de la batería seleccionada: BT-HSE (12V100AH) BATERÍA TIPO VRLA Fabricante: FUJIAN QUANZHOU SAITE POWER SOURCE SCIENCE AND TECHNOLOGY CO., LTD Especificaciones Técnicas: PHYSICAL SPECIFICATIONS Nominal Voltage 12V Nominal Capacity (10HR) 100AH Dimensions Length 331±2mm Width 173±2mm Container height 217±2mm Total Height (with terminal) 224±2mm

185 Weight Approx Kg(66.12lbs) Internal Resistance(In full charge status) 10.9mΩ Standard Terminals F13(standard) Se elige una batería con capacidad de 100Ah a 12V para que se ajuste a las necesidades de la carga, tipo VRLA. 2.4 Regulador de Carga Referencia seleccionada: WELLSEE SOLAR CONTROLLER WS-C A 12V/24V Fabricante: WUJAN WELLSEE NEW ENERGY INDUSTRY CO LTD. Especificaciones Técnicas: Model WS-C2415 6A WS-C A WS-C A Rated Voltage 12V / 24V Automatic voltage recognition Max Load current 6A 10A 15A Input voltage range Length 1m Charge loop drop Length 1m Discharge loop drop Over voltage protection 12V---17V / 24V---34V 0.25V 0.05V 17V / 34V Full charge cut 13.7V / 27.4V Low voltage cut Temperature compensation No load loss 10.5~11V / 21V~22V -3mv/ C /cell 10mA Max wire area 2.5mm 2 Ambient temperature -25 C C En cuanto al regulador de carga se eligió uno que soportara la corriente del sistema, en las referencias comerciales se encuentra WS-C2415 que soporta 15A. Se aplica en los sistemas solares fotovoltaicos, que coordina el trabajo de los paneles solares, baterías y cargas. Añade algunas funciones de protección, por lo que todo el sistema puede estar en operación eficiente y segura.

186 2.5 Inversor Para realizar el cálculo del inversor, se tiene en cuenta la potencia total AC (250 W). Referencia seleccionada: DY 8111 Fabricante: Lee Rijelin El inversor elegido está diseñado para soportar 1000 W que en dado caso necesitarían las cargas, tiene la tensión del sistema 12V DC, y entrega señal pura de 120 AC y con frecuencia a 60 Hz. Especificaciones Técnicas: Product Attributes: Place of Origin Brand Name Model Number Output Power Output Type Size Weight Input Voltage Output Voltage Type Output Frequency Protection Function Authentification USB Shell material China (Mainland) SUVPR DY W Modified 219*89*47mm 0.8kg 12V/24V 110V-220V DC/AC Inverters 50HZ/60HZ Shortcircuit/overload/over... CE,ROHS 5V Al-Mg alloy Cálculo de Conductores El cálculo de conductores se divide en dos etapas: 1. Sistemas DC 2. Sistemas AC Para esta primera etapa se divide en tres circuitos: 1. Del Generador al Regulador

187 2. De la Batería al Inversor 3. Del Regulador a la Batería Para la segunda etapa solo hay un circuito: Inversor a Cargas AC. De acuerdo a las siguientes tablas se ajusta el calibre necesario para las cargas AC.

188 Para el cálculo del sistema AC es necesario la ubicación de las cargas, como no se tienen datos concretos se unifica el calibre en las cargas se elige el AWG 14 THWN. 2.8 COSTOS Costo por solución ITEM CONCEPTO CANT PRECIO UNIT UNIDAD VALOR PARCIAL A PANELES SOLARES TOTAL 1 Un kit de 2 paneles solares Viviendas LOGISTICA Y TRANSPORTE ITEM CONCEPTO CANT PRECIO UNIT UNID AD COSTO TOTAL MES DEDICACIÓN TOT. MES VALOR PARCIAL A TRANSPORTE 1 Arriendo de vehículo automotor, con conductor DIA , ,00 2 Arriendo de mulas DIA , ,00 TOTAL ,00

189 B OTROS COSTOS 3 Oficina , ,00 4 Elaboración de informes , ,00 5 documentación fílmica y fotográfica , ,00 TOTAL INSUMOS, TRANSPORTE ,00 TOTAL INSUMOS YOTROS COSTOS) ,00 TOTAL COSTOS DE PANELES+TRANSPORTE+MANO DE OBRA+OTROS COSTOS RESUMEN ACTIVIDADES DESARROLLO VALOR Diseño de instalaciones eléctricas Instalación de un kit de 2 paneles solares, para 6 bombillos ahorradores de luz de 12 voltios y 3 toma corrientes para radio, televisión de 16 pulgadas y 1 toma para cargador de celular Planos generales definitivos aprobados por interventor, especificaciones programación de obras y actas a satisfacción Instalación Transferencia de conocimientos a beneficiario para el mantenimiento rutinario del sistema. Informe final en medio magnético e impreso, inc. $ ,0 Gestión Social Programa de divulgación e información a la comunidad Programa de Atención y participación Comunitaria Programa de Capacitación Informe final en medio magnético e impreso. $ ,0 Interventoría 8% Revisión al cumplimiento de las actividades del proyecto $ ,00 TOTAL $ ,0

190 Organización de las Naciones Unidas Para el Desarrollo Industrial DIMENSIONAMIENTO DE UN SFV AUTÓNOMO PARA LA COMUNIDAD AWA (Planadas Telembi, Nariño) Jairo Alberto Benavides Consultor

191 1. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO Con una extensión aproximada de 3000 Kilómetros cuadrados, la población AWA se estima en personas, correspondientes a la parte de Colombia, pues esta se extiende hasta Ecuador. La etnia se caracteriza por asentamientos dispersos que siguen la corriente de los ríos. La comunidad, está ubicada en una zona aislada, de difícil acceso de transporte y por supuesto no está dentro del SIN. Las condiciones climáticas hacen que las mayores concentraciones de población se ubiquen en la parte altitudinal de los 500 a metros sobre el nivel del mar, pues los indígenas buscan las terrazas bajas para cultivar y construir sus viviendas, mientras la parte alta del macizo es área reservada para la caza. Las necesidades energéticas de la comunidad de Planadas Telembi, hacen que sea urgente desarrollar una solución viable, para tener un flujo constante de energía en la escuela, y que además incluya el servicio de agua potable para la misma. Objetivo general Proveer de energía eléctrica a Planadas Telembi (Nariño), mediante el aprovechamiento del potencial solar como fuente de energía renovable, no convencional y sostenible. Objetivos específicos Proporcionar energía eléctrica a la escuela de la comunidad mediante energía solar Desarrollar y establecer procesos de inducción, capacitación, acompañamiento, monitoreo y evaluación, que permitan a la comunidad la adaptación de la tecnología y la operación eficiente de los sistemas instalados a mediano y largo plazo. Antecedentes El origen de la etnia es incierto y confuso, pues los estudios arqueológicos demuestran que el litoral, tanto colombiano como ecuatoriano, estaba habitado por la cultura Tumaco. A la llegada de los españoles en 1525, las crónicas dan cuenta de grupos indígenas seminómadas con un grado de desarrollo muy bajo en relación a las otras etnias halladas en la región andina. Su localización en uno de los ejes de comunicación entre el litoral y la meseta andina, ha influido significativamente en la conformación de su territorio, el cual se ha visto afectado por los auges mineros, las guerras civiles, los procesos de colonización ganadera, maderera y de cultivos ilícitos, además de las grandes obras de infraestructura como la carretera hacia el mar. A partir de los años sesenta, cuando se intensificó la llegada de colonos, mineros y extractores de aceites de palma, muchos indígenas tuvieron que reiniciar los procesos migratorios.

192 La mayor concentración indígena se encuentra en el municipio de Ricaurte, debido en parte a las condiciones climáticas que permiten una mayor actividad agrícola. Estos mismos factores han favorecido la colonización de estas tierras y otras áreas en detrimento de los asentamientos indígenas. Descripción Se hace necesario suplir la necesidad energética de una escuela rural en la comunidad AWA de Planadas Telembi (Nariño), Colombia. Información disponible: horas de sol estándar 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 HSS COMUNIDAD AWA (Nariño)

193 Para cálculos se tomó la población de Túmaco, cercana a la población de Planadas Telembi, en donde se encontró que HSS peor mes: 3,56

194 Ubicación Planadas Telembi (Nariño), temperatura promedio: 25,3 c. Fuente: Google Earth

195 El pueblo indígena AWA se encuentra ubicado en la parte occidental del Macizo Andino, comenzando en la cuenca alta del río Telembí (Colombia) y extendiéndose hasta la parte norte del Ecuador; están repartidos en varios resguardos en los departamentos de Nariño y Putumayo, municipios de Cumbal, Mallama, Ricaurte y Barbacoas, así como en Villa Garzón. Es una región caracterizada por su alto nivel de pluviosidad, lo que la convierte en una zona de gran biodiversidad. 1. DESCRIPCIÓN DE LAS CARGAS

196 Escuela Comunidad AWA 2. DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO (SFV) AUTÓNOMO En primera instancia se establece la tensión nominal del sistema que debe ser equivalente para todos los equipos y cargas del mismo. CONDICIONES Las cargas DC están unificadas para funcionar a 24 v nominales. Las cargas AC están unificadas para funcionar a 120 v nominales. 2.1 Intensidad y Ángulo de Inclinación

197 De acuerdo con las cargas seleccionadas y las horas de sol estándar del lugar, se establece la intensidad por mes y así mismo por el método del peor mes: Junio, se propone el ángulo de inclinación: 5º para el año. 2.2 Cálculos del módulo Referencia del modulo seleccionado: STP MODULO FOTOVOLTAICO POLICRISTALINO DE ALTO RENDIMIENTO. Fabricante: SUNTECH

198 Especificaciones: Basándose en la Intensidad Corregida, y la tensión del sistema, se seleccionó paneles policristalinos de 120w, porque son más pequeños, fáciles de transportar, menos pesados y sobretodo por sus características eléctricas, que hacen que se adapten a equipos menos costosos. Así, queda definido que son 7 módulos en paralelo y 2 en serie, para un total de 14 módulos. 2.3 Banco de Baterías Referencia de la batería seleccionada: MT

199 Fabricante: M-TEK Se elige una batería con capacidad de 255Ah a 12V para que se ajuste a las necesidades de la carga, tipo AGM (Absortion Glass Mat), ya que tiene una resistencia eléctrica interna muy baja. Esto, combinado con la migración más rápida de ácido permite que las baterías AGM entreguen y absorban tasas más altas de corriente eléctrica que otras baterías selladas durante su carga y descarga. Además, las baterías con tecnología AGM se pueden cargar a una tensión normal, como cualquier otra batería plomo-ácido, no es necesario volver a calibrar los sistemas ya instalados o comprar cargadores especiales para ese tipo de tecnología. De esta forma, para cumplir con la tensión del sistema quedan 3 baterías en paralelo y 2 en serie, para un total de 6 baterías MT Especificaciones:

200 2.4 Regulador de Carga Referencia seleccionada: FLEXMAX 80 Fabricante: OUTBACK

201 En cuanto al regulador de carga se eligió uno que soportara la corriente del sistema (67.38A), en las referencias comerciales se encuentra FLEXMAX 80 que soporta 80A y además tiene la característica MPPT (seguimiento de punto de máxima potencia) lo cual hace que se obtenga el máximo aprovechamiento de la energía de los paneles. Además admite tensiones de 12V, 24V 48V y 60V DC. 2.5 Inversor Para realizar el cálculo del inversor, se tiene en cuenta la potencia total AC (1039 W), es decir se aproxima a 1 kw. Referencia seleccionada: PST-100S-24 Fabricante: SAMLEX

202 El inversor elegido está diseñado para soportar el 1 kw que se necesita para las cargas, tiene la tensión del sistema 24V DC, y entrega señal pura de 120 AC y con frecuencia a 60 Hz. Especificaciones: