La Energía Solar en Chile Pasado, presente y futuro

Transcripción

1 La Energía Solar en Chile Pasado, presente y futuro por: Christof Horn Feja Enero 2006 Quebrada Camarones

2 Mapa de radiación de Chile 20º Trópico Capricornio 25º 30º 35º 40º 45º 50º 55º Langleys Langleys Langleys Langleys PARINACOTA (Lat: 18.10ºS - Lng: 69.10º0) 700 LANGLEY HORIZONTAL ENE FEB MARABR MAYJUN JUL AGOSEP OCT NOV DIC Mes LA SERENA (Lat: 29.54ºS - Lng: 71.15ºO) ENE FEB MARABR MAY JUN JUL AGOSEP OCTNOV DIC Mes PUERTO BORIES SANTIAGO (Lat: 33.30ºS - Lng: 70.55ºO) ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC Mes ENE FEB MARABR MAY JUN JUL AGO SEP OCTNOV DIC Mes LANGLEY SOBRE PANEL CON ANGULO ÓPTIMO 15º-N Prom. Anual 5,9 kwh/m2 LANGLEY HORIZONTAL LANGLEY SOBRE PANEL CON ANGULO ÓPTIMO 50º-N Prom. Anual 4,2 kwh/m2 LANGLEY HORIZONTAL LANGLEY SOBRE PANEL CON ANGULO ÓPTIMO 55º-N Prom. Anual 4,6 kwh/m2 (Lat: 51.42ºS - Lng: 72.31ºO) LANGLEY HORIZONTAL LANGLEY SOBRE PANEL CON ANGULO ÓPTIMO 70º-N Prom. Anual 3,2 kwh/m2 Langleys Langleys Langleys TEMUCO QUILLAGUA ( Lat: 21.60ºS - Lng: 69.55ºO) ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC (Lat: 38.46ºS - Lng: 72.39ºO) ENE FEB MARABR MAYJUN JUL AGOSEP OCT NOV DIC Mes LANGLEY HORIZONTAL LANGLEY SOBRE PANEL CON ANGULO ÓPTIMO 60º-N Prom. Anual 3,9 kwh/m2 PUNTA ARENAS (Lat: 53.08ºS - Long: 70.55ºO) JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCTNOVDEC Mes Promedio Anual 5,8 kwh/m2 LANGLEY HORIZONTAL LANGLEY SOBRE PANEL CON ANGULO ÓPTIMO 70º-N Prom. Anual 3,4 kwh/m2 Langleys PUERTO WILLIAMS (Lat: 54.56ºS - Long: 67.29ºO) ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGOSEP OCT NOV DIC Mes LANGLEY HORIZONTAL LANGLEY SOBRE PANEL CON ANGULO ÓPTIMO 75º-N Prom. Anual 2,6 kwh/m2 Christof Horn F.

3 Visviri 17,5S-69,5W 5,8 kwh/m 2 día

4 GRAFICO DE RADIACIÓN GENERAL LAGOS 1 a REGIÓN 5,8kWh por/m 2 día

5 Salar de Atacama 23,6S-68,5W 6,7 kwh/m 2 día

6 Peine 23,7S-68,6W 6,7 kwh/m 2 día

7 Escondida 24,3S-68,7W 6,6 kwh/m 2 día

8 Desierto Atacama 25,5S-69,8W 6,5 kwh/m 2 día Año 1988 el Autor recorriendo el Pais

9 La Higuera 29.26S W 6,2 kwh/m 2 día

10 El potencial de la energía solar en la zona desertica de Chile Nuestro Desierto del Norte, del que acabamos de ver algunas Imágenes, es nuestro recurso y tesoro energético del futuro mas grande e inagotable que tenemos y que supera largamente el valor de las riquezas minerales existentes las que que mas tarde o temprano estarán agotadas. Chile tiene en sus desiertos los mas altos índices de radiación solar del mundo. 330 días de sol por año y una radiación media superior a 5 kwh por m 2 diarios. Solo nos falta recoger esta energía y usarla, sea en forma de Calor, convertirla directo en electricidad, aprovecharla por ejemplo, para transformar el agua salada en agua dulce, tal como ya lo hizo en el año 1876 el Ingeniero Ingles Charles Wilson en la Salitrera Lastenia Salinas al interior de Antofagasta. Los invito acompañarme en el siguiente ejercicio:

11 La Energía Solar que recibe por año en forma gratuita cada metro cuadrado de nuestro Desierto mas árido del Mundo es en promedio superior a 1.65 MWh por cada metro cuadrado horizontal por año. 1 km 2 recibe; 10 6 *1.65 = MWh por año Este valor dividido por los 365 días del año nos entrega el equivalente de energía recibida por cada km 2 en forma de radiación o sea MWh por día. Si solamente pudiéramos transformar el 10% de esta energía en electricidad, resultaría una cosecha de 450 MWh como promedio diario por cada km 2 de colectores (El rendimiento de generación de electricidad con Módulos Fotovoltaicos ya es superior al 15%) Hagamos un ensayo: Apliquemos este modesto rendimiento del 10% en la cosecha y transformación y lo multiplicamos con la superficie disponible.

12 Entre Arica y La Serena se considera que hay una superficie apta para cosechar Energía Solar de aproximada de km 2.Si aplicamos el resultado del cálculo anterior a esta superficie resultaría una cosecha diaria de energía de 450*50.000km 2 = MWh por día equivalente a Centrales eléctricas de 500 MW generando a plena potencia las 24 horas del día o MW de potencia instalada Como referencia la suma total de las potencias de las centrales eléctricas instaladas en nuestro país es inferior al 2% de este valor.

13 Muchos Países tecnológicamente avanzados como por ejemplo los integrantes de la Comunidad Europea, que no tienen la bonanza de sol y espacio ilimitado como nosotros, han desarrollado complejos dispositivos colectores de energía de altísimo rendimiento pero con un costo muy elevado, para cosechar la escasa energía solar de que disponen. Ciertamente cuentan con importantes incentivos estatales, sin embargo aplicar esta misma tecnología en nuestro desierto donde sobra el espacio y la radiación solar, que es muy superior por ejemplo a la de Alemania, cabe preguntarse si un sistema con menos rendimiento pero con una significativa reducción de su costo y que además puede ser fabricado y construido fácilmente en nuestro país podría ser una solución mas apropiada.

14 Es por lo tanto indispensable adaptar los equipos y sistemas cosechadores de energía solar desarrollos a nivel mundial a las condiciones climáticas, de espacio y recursos propias de nuestro País, teniendo en cuenta que estas son muy distintas a las condiciones de la mayoría de los Países que los han desarrollado y que no cuentan por lo tanto con esta abundancia, la intensidad y la confiabilidad de nuestra energía solar y con el inmenso espacio disponible. - (Al final de esta presentación propondré una solución de cosecha de energía en el Desierto netamente Chilena.)

15 De Concepción a Punta Arenas Volcán Villarica 39ºS 72ºW 3,8kWh

16 De Concepción a Punta Arenas Puerto Varas 41,4S 73W 3,3kWh

17 Comparación Punta Arenas con Bremen PUNTA ARENAS 3,39kWh BREMEN 3,26kWh (53.08ºS 70.55ºO) (53.05ºN 8.80ºE) kwh/m2 3 kwh/m ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC JUL AGO SEP OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN Christof Horn F.

18 Comparemos la realidad en Imágenes Un asilo de ancianos en Pattendorf Alemania Este sistema Solar de 50 kw peak se compone de 330 Módulos de 150 W. En un día de sol completo genera sobre 300kWh de electricidad. Christof Horn F.

19 Alemania un pueblo tipico cerca de Landshut

20 Aplicaciones diversas en Chile de la energía solar del pasado, presente y posibilidades futuras PASADO Desde que el hombre está en la tierra ha aprovechado en forma instintiva la energía solar sea para secar la carne y frutas para su conservación hasta para encender fuego con espejos metálicos. Agua dulce de aguas saladas por destilación solar. En Chile uno de los primeros usos significativos conocidos data del año 1872 cuando Charles Wilson construyó una planta desalinadora solar para producir agua dulce por destilación en el desierto de Atacama en la Salitrera Lastenia Salinas al noreste de Antofagasta. La planta produjo un promedio diario sobre litros de agua dulce usando agua salada y operó hasta 1907.

21 Destilador Solar en nuestro Desierto esto fue hace mas de 100 años Año 1872 hasta 1907

22 Situación del PRESENTE Es muy poco lo que en Chile podemos decir del presente en energías alternativas. 3 Turbina Eólicas 2 MW trabajando con éxito en el Sur 1.2 MW de Módulos fotovoltaicos para electrificación rural y para la alimentación de torres repetidores de telecomunicaciones. Colectores Solartérmicos muy bién gracias solamente algunas empresas artesanales consiguieron sobrevivir. Se realizan escasas importaciones y no hay mucho interés debido a la falta total de cualquier fomento e incentivo. La razón es muy simple estas inversiones son de largo plazo, los posibles usuarios apenas viven al día y a los que tienen recursos les da lo mismo pagar para calefaccionar con gas, petróleo o electricidad. (mientras tengamos gas y no se termina el petróleo)

23 El sistema de economía de mercado, no puede aplicarse a las energías renovables. Las energías renovables bajo las reglas actuales no han tenido ni tendrán posibilidad de ser aplicadas en gran escala como se hace por ejemplo en Europa y otros Países, que no tienen ni la mitad de energía solar que disponemos en Chile. En este sentido no me queda otra cosa que decir como chileno nacido en Osorno y con profundo dolor, que aún no estamos lo suficientemente maduros para mirar mas allá de un período de un par de años en relación a energías alternativas. Las imágenes que verán a continuación de los destiladores de agua 1968, del techo energético1984, están presente en Chile desde muchos Gobiernos, existen, funcionan y son Chilenos.. Pero nadie los usa por falta de recursos

24 Donde no hay agua no hay Gente y donde no hay Gente no se necesita agua año 1988 Cultivadores de Algas en Bahia Salada Planta destiladora Heliplast para 45litros de agua por día

25 Planta destiladora solar para agua destilada para proceso de Industria de Galvanoplastía en Santiago (Milled)

26 Fabricación de Celdas Destiladoras Solares Agua bidestilada para Baterías Subestación Eléctrica Rcgua. Christof Horn F.

27 Manga destiladora Heliplast Christof Horn F.

28 Techo energético Heliplast con colectores térmicos integrados Christof Horn F.

29 Aplicaciones varias de sistemas fotovoltaicos en Chile Ojos del Salado Puesto Fronterizo Tunquén 5ª Región Energía para casas de veraneo Estanque Desierto de Atacama Telecomunicaciones Christof Horn F. SIEMENS S.A.

30 Ejemplos de Electrificación solar de viviendas rurales en Chile Sistemas de 12 Volt: 55 a 100 Wp. 3 a 6 Lámparas 11W, 1Televisor blanco y negro Christof Horn F. SIEMENS S.A.

31 y el Futuro Quisiera creer que aún llegue la Figura que tenga la suficiente Autoridad, Voluntad y Capacidad para proyectarse al futuro y tomar las riendas del desarrollo de las energías alternativas de nuestro País. No como meros experimentos, viajes de visitas y ensayos temerosos de corto plazo, sino un programa a nivel nacional que nos permita sobrevivir cuando ya no queden recursos fósiles de energía y los minerales del futuro estén en falta, incluyendo los radioactivos. Miremos a los Países del Viejo Mundo como ellos lo están haciendo. Donde por ejemplo, gracias a subsidio y fomento de las energías alternativas, Alemania ya ha conseguido dejar fuera de servicio el año pasado la segunda central Nuclear. Les presento a continuación un proyecto del futuro será, que algún día podremos realizarlo? Christof Horn F. Santiago, Enero, 2006

32 Esquema Colector solar m2 con espejos fijos y colector móvil kwh por día Superficie Superficie por por espejo espejo 4.000m 4.000m Espejos. Espejos. Cosecha Cosecha diaria diaria kwh kwh

33 Ejemplo de Cosecha solar térmica en Calama Conforme a los datos solarimétricos de Calama, cada metro cuadrado de superficie inclinada con respecto a la horizontal de 35º hacia el Norte geográfico, recibe como promedio anual 6,6 kwh/m 2 diarios. Una superficie de 1 km 2, o sea m 2 cubierta por ejemplo con espejos parabólicos, permitirá cosechar en el Desierto de Atacama una energía en forma de calor equivalente kwh como promedio diario, lo que permitiría en caso de alimentar con esta energía una central termoeléctrica con Turbina de Vapor con un rendimiento de un 38%, generar MWh por día, que distribuidos en las 24 Horas del día, por medio de un almacén de energía, equivale a la producción a plena carga de una central Termoeléctrica de 100 MW.

34 Esta misma energía generada por una Central Termoeléctrica de última generación con una potencia de 100 MW consumiría al menos el equivalente a 380 m 3 de petróleo diario. (Por cada kwh generado en una central de alto rendimiento se consumen 0,16 litros de Petróleo) Si se considera un precio de solo US$ 40 por Barril de Petróleo, (1 Barril = 42GL =159litros o sea $Chile 145 por litro al cambio de 1US=$ 580 ), solamente el costo del combustible para generar 1kWh será de US$ 0,04 por lo que el consumo diario de combustible de esta Central a plena carga será US $ diarios, o US$ por año. A este valor deberá agregar todos los otros costos que se requieren para la operación de esta central. En el caso de una central Solar-térmica no hay costo de combustible y solo por este concepto se estarían economizando los US $ por año.

35 En cambio, se necesitará un Sistema Colector Solar Térmico de alta temperatura y eventualmente un Almacén de energía (por ejemplo una caverna de una Mina abandonada) Es perfectamente posible considerar el aporte de la energía solar a una central termoeléctrica en forma de calor y reducir de esta modo el consumo de combustible. El valor del sistema colector y almacenamiento se estima en US $ Esto solamente como un mero sueño sin embargo tengo la absoluta certeza, que en un futuro no muy lejano, habremos aprendido como utilizar todas nuestras fuentes de energías Renovables que incluye entre otras la Hidroeléctrica, Eólica, Geotérmica, Mareas y corrientes Marinas. Christof Horn F.