INTRODUCCIÓN Energía eléctrica elemento vital para el desarrollo de la sociedad. Posibilidades de electrificación en zonas aisladas. Producción eléctrica. TRABAJO REALIZADO Recopilación bibliográfica Funcionamiento Requisitos Geográficos Técnicos Propuesta de sistema Factibilidad regional Ventajas y desventajas
JUSTIFICACIÓN Importancia de la energía eléctrica en el desarrollo de la sociedad. OBJETIVOS Revisión bibliográfica Generación de información para la selección de un sistema de generación de energía. Exploración de nuevas formas de generación de energía
ELECTRICIDAD EN GUATEMALA Acceso a la energía eléctrica (MEM) Índice de desarrollo humano (PNUD)
FORMAS DE GENERACIÓN ELÉCTRICA INVESTIGADAS Diesel Mareomotriz Geotérmica Hidráulica Eólica Biomasa Energía solar
ENERGÍA FÓSIL (DIESEL)
FUNCIONAMIENTO Componentes Motor diesel Generador Proceso de generación Energía Química Energía Mecánica Energía Eléctrica
REQUISITOS -GEOGRÁFICOS -Alturas cercanas al nivel del mar. Oxigeno. -TÉCNICOS -Almacenaje de combustible -Lugar para colocación del generador. -Líneas de transmisión
REQUISITOS -RECURSOS/INSUMOS -Abastecimiento periódico de combustible -Materiales para mantenimiento -Repuestos mecánicos
SISTEMA PROPUESTO Área de almacenaje diesel Cuarto de maquinas Cuarto de mantenimiento
REGIONES FACTIBLES -Todas las regiones son factibles -Eficiencia en regiones con mayor oxigeno.
VENTAJAS Costo inicial razonable Poca infraestructura necesaria Tecnología ampliamente desarrollada y conocida DESVENTAJAS No es amigable con el ambiente Necesita de mantenimiento constante No es renovable Necesita de insumos constantemente
ENERGÍA MAREOMOTRIZ
TÉCNICAS DE APROVECHAMIENTO Por cambio de mareas Por olas
FUNCIONAMIENTO La energía mecánica del mar es aprovechada para convertirla en energía eléctrica.
REQUISITOS -GEOGRÁFICOS -Mar -Estuario -Golfo -TÉCNICOS -Cuarto de maquinas -Represa -Diques -Turbinas
REQUISITOS -RECURSOS/INSUMOS - Materiales para mantenimiento -Auto sostenible
SISTEMA PROPUESTO Sistema de generación por olas.
REGIONES FACTIBLES Cercanas al mar En el área del océano pacifico y atlántico Diferencia de mareas de 5m
VENTAJAS Costos de funcionamiento bajos Amigable con el ambiente Concepto sencillo DESVENTAJAS Alto costo inicial Producción de energía de acuerdo a las mareas (6H) Solo factible cerca del mar o un cuerpo de agua grande Falta de expansión de tecnologías
ENERGÍA GEOTÉRMICA
FUNCIONAMIENTO
REQUISITOS -GEOGRÁFICOS Energía geotérmica de alta temperatura. La energía geotérmica de alta temperatura existe en las zonas activas de la corteza. Esta temperatura está comprendida entre 150 y 400 ºC, Energía geotérmica de temperaturas medias. La energía geotérmica de temperaturas medias es aquella en que los fluidos de los acuíferos normalmente entre 70 y 150 ºC. Energía geotérmica de baja temperatura. Es debida al gradiente geotérmico. Los fluidos están a temperaturas de 50 a 70 ºC. Energía geotérmica de muy baja temperatura. La energía geotérmica de muy baja temperatura se considera cuando los fluidos se calientan a temperaturas comprendidas entre 20 y 50ºC. Esta energía se utiliza para necesidades domésticas, urbanas o agrícolas.
REQUISITOS - GEOLÓGICOS Y TÉCNICOS Una capa superior compuesta por una cobertura de rocas impermeables; Un acuífero, o depósito, de permeabilidad elevada, entre 0,3 y 2 km de profundidad; Suelo fracturado que permite una circulación de fluidos por convección, y por lo tanto la transferencia de calor de la fuente a la superficie. Movimientos de tierra Perforación de Pozos - RECURSOS/INSUMOS Una fuente de calor magmático. Agua.
SISTEMA PROPUESTO
REGIONES FACTIBLES Instituto Nacional de Electrificación
REGIONES FACTIBLES PRINCIPALES CAMPOS GEOTÉRMICOS Campo Geotérmico Zunil II (~300 C) Campo Geotérmico Tecuamburro (165 C-300 C) Campo Geotérmico de San Marcos (230 C-250 C) Campo Geotérmico de Moyuta (170 C-210 C) Campo Geotérmico de Totonicapán (~265 C) OTRAS ÁREAS DE INTERÉS Atitlán (~186 C) Palencia (~204 C) Motagua (~160 C) Ayarza (~182 C) Retana (~155 C) Ixtepeque (~155 C) Los achiotes(~155 C)
VENTAJAS Permite producir una gran cantidad de energía eléctrica en áreas relativamente pequeñas. El suministro de calor es constante. La tecnología se encuentra muy desarrollada en otros países. DESVENTAJAS Escases de yacimientos de fácil acceso. Puede producir gases tóxicos. Existe un gran riesgo de contaminar el agua si no es tratada. Es posible que los yacimientos se agoten rápidamente. Alta inversión inicial.
ENERGÍA HIDRÁULICA
FUNCIONAMIENTO DESAGÜE EMBALSE GENERADOR EJE TURBINA
REQUISITOS -GEOGRÁFICOS Río con un caudal mínimo. Condiciones topográficas favorables. -TÉCNICOS Infraestructura para la captación del agua y la planta generadora. Instalación de las turbinas.
REQUISITOS - RECURSOS/INSUMOS Las micro-hidroeléctricas funcionan únicamente con el flujo natural del agua.
SISTEMA PROPUESTO Micro-hidroeléctrica: Instalaciones que mediante una obra de toma, captan una parte del caudal del río y lo conducen hacia la central para su aprovechamiento y después lo devuelven al cauce del río.
REGIONES FACTIBLES Cualquier río con caudal mínimo a lo largo del año, en el cual fluya agua relativamente limpia. Cuenca Nombre del Río Longitud río (kms.) Punto de control Caudal Medio en punto de control (m 3 /s) 1.2 Cabuz 60.80 Malacatán 21.3 1.3 Naranjo 104.55 Coatepeque 20.7 1.4 Ocosito 106.80 Caballo Blanco 30.2 1.5 Samalá 145.00 Candelaria 8.7 1.6 Icán 52.80 Bracitos 34.0 1.7 Nahualate 130.30 San Mauricio 60.8 1.9 Madre Vieja 125.50 Palmira 8.0 1.10 Coyolate 154.95 Puente Coyolate 15.6 1.13 María Linda 70.10 Guacamayas 13.1 1.15 Los Esclavos 144.80 La Sonrisa 15.8 1.16 Paz 133.80 El Jobo 23.2 2.1 Grande de Zacapa 86.55 Camotán 28.5 2.2 Motagua 486.55 Morales 208.7 2.4 Polochic 193.65 Telemán 69.3 2.5 Cahabón 195.95 Cahaboncito 164.2 3.2 Selegua 101.75 Chojil 38.0 3.7 Salinas ** 112.70 San Agustín Chixoy 551.0 3.8 La Pasión 353.90 El Porvenir 322.8 3.10 San Pedro 186.25 San Pedro Mactún 52.9
VENTAJAS Vida útil larga. Eficiente comparado con otros tipos de energías renovables. No tiene impacto en el ambiente. Costos de mantenimiento son bajos. DESVENTAJAS Alto costo inicial. Variabilidad del caudal. Debe ubicarse en una zona tanto cerca de la comunidad como cerca del río. Necesidad de estudios que añaden costos a la inversión inicial.
ENERGÍA EÓLICA
FUNCIONAMIENTO
FUNCIONAMIENTO Aerogenerador Regulador Inversor Baterías
REQUISITOS -GEOGRÁFICOS Regiones amplias con terrenos poco rugosos. Las grandes planicies y el mar son lugares ideales. -TÉCNICOS Las turbinas eólicas son dispositivos de alta tecnología, que vienen listas para instalarse. Dependiendo del tamaño de la turbina, puede ser necesaria una grúa o simplemente andamios y mano de obra.
REQUISITOS - RECURSOS/INSUMOS El principal y único recurso para la producción es el viento. Sin embargo, es necesario equipo de almacenamiento de energía para los períodos en los que el flujo de viento no es capaz de hacer girar las turbinas.
SISTEMA PROPUESTO ENERGÍA MINIEÓLICA
REGIONES FACTIBLES
VENTAJAS No contamina. Es inagotable. Fácil instalación. La alta tecnología de las turbinas las hace muy confiables. DESVENTAJAS Depende de un suministro no constante. La explotación masiva destruye paisajes y ocupa grandes áreas. Los momentos de máxima demanda pueden no coincidir con los de máxima producción de energía. Utiliza medios de almacenamiento que la hacen más cara.
ENERGÍA BIOMÁSICA
FUNCIONAMIENTO Biomasa se refiere a la energía que es capaz de producir la materia orgánica mediante diferentes procesos de descomposición. Biodiesel Bio-etanol Biogás Otros productos tradicionalmente conocidos como es el caso de la madera.
REQUISITOS -GEOGRÁFICOS Clima tropical Cantidad de materia orgánica que se tiene disponible a utilizar Animales (especialmente vacuno y porcino) -TÉCNICOS Productos secundarios derivados Construcción de la fosa Conexiones PVC o tubos de hierro galvanizado
REQUISITOS -RECURSOS/INSUMOS Materia prima para la producción de biogás Desechos orgánicos Cantidad y la calidad del Biogás Generación de electricidad mediante combustión interna con recuperación del calor en el proceso, y combustión directa en equipo que normalmente utiliza gas propano o gas natural. Los motores y equipo diseñados para consumir gas propano o gas natural, mediante un ajuste en los sistemas de carburación e ignición
SISTEMA PROPUESTO Biodigestor para producir biogás. Procedimiento Materiales
REGIONES FACTIBLES Clima tropical o templado caluroso Cantidad de precipitación Regiones específicas como la oriente, nor-oriente y norte (dígase Zacapa, Jutiapa, Izabal, Petén, Escuintla y Suchitepéquez), pueden estar calificadas para obtener las mayores ventajas. La temperatura óptima solo garantiza mejores resultados Es recomendable hacer varios biodigestores en una misma comunidad.
VENTAJAS Disminuir tala de bosques. Diversidad de usos Elimina los desechos orgánicos y sus consecuencias. Solución a problemas sanitarios de las comunidades que no tienen acceso a desagües intubados. -Mejoramiento en la aplicación de nutrientes al suelo. DESVENTAJAS El digestor debe encontrarse cercano a la zona donde se recoge el sustrato de partida y a la zona de consumo. Debe mantenerse una temperatura constante y entre 20ºC y 35ºC. Necesita acumular los desechos orgánicos cerca del biodigestor. Es posible que, como subproducto, se obtenga ácido sulfhídrico (tóxico y perjudicial para el biogás) Riesgo de explosión, en caso de no cumplirse las normas de seguridad para gases combustibles
ENERGÍA SOLAR
FUNCIONAMIENTO Usos de energía solar fotovoltaica. Electrodomésticos de bajo consumo. Sistema fotovoltaico La radiación se convierte en electricidad de forma directa. Eficiencia de conversión superiores al 30%. Paneles fotovoltaicos batería Regulador de carga y el inversor
REQUISITOS -GEOGRÁFICOS Clima en su mayoría seco y árido Lugares elevados ya que los rayos del sol golpean con mayor intensidad al incrementarse la altura. -TÉCNICOS Terreno sin obstáculos Impacto ambiental Se recomienda utilizar cerros o montañas cercanas para un mejor aprovechamiento, aunque los costos podrían aumentar. Casa de maquinas
REQUISITOS - RECURSOS/INSUMOS Energía solar Sistema fotovoltaico Celdas fotovoltaicas colocadas en una posición en la cual reciba la mayor radiación solar posible Batería Terreno
SISTEMA PROPUESTO La clasificación de los sistemas fotovoltaicos depende de su aplicación y la cantidad y tipo de energía que producen Sistemas individuales de Corriente Directa (CD) Panel fotovoltaico con una capacidad menor que 100 Wp (Vatios Pico), un regulador de carga electrónico a 12 V (voltios), una o dos baterías con una capacidad total menor que 150 A-h (amperio-hora), 2 o 3 lámparas a 12 V (voltios y un tomacorriente para la utilización de aparatos eléctricos de bajo consumo. Costo bajo Sistemas individuales de Corriente Alterna (CA) Inversos electrónico para transformar la tensión de 12 V de corriente directa a 120 V de corriente alterna. Mayor capacidad de producción de energía y mayor capacidad de almacenamiento que los sistemas CD. Costo alto
Sistemas Aislados para usos productivos energía solar fotovoltaica para usos productivos y comerciales Bombeo de agua para irrigación Cercas eléctricas para ganadería Refrigeración de alimentos Comunicación entre distancias grandes Iluminación en la noche para el procesamiento de cultivos Sistemas centralizados aislados de la red Para comunidades rurales donde la cantidad de energía consumida por familia es moderadamente alta. Ubicación no es dispersa, los beneficios de este sistema son mayores. El sistema centralizado tiene la estructura de uno individual pero distribuye electricidad a cada una de las viviendas. lámparas fluorescentes de alta eficiencia Usos equipos de audio, video, computación equipos de bombeo de agua potable congeladores lámparas para iluminación pública y otros
REGIONES FACTIBLES potencial promedio en kilowatt-hora por metro cuadrado en un día de 4.5 KWH/m2 a 6.0 KWH/m2
VENTAJAS DESVENTAJAS No requiere de ningún suministro de combustible. No produce ningún sonido Centro América es abundante en radiación solar. Es amigable con el medio ambiente. Tienen una vida útil de aprox. 20 años. El mantenimiento es sencillo y económico. Han experimentado reducción de precios lo cual hace más fácil su acceso. Capaz de resolver nuestros problemas energéticos. La inversión inicial es muy alta, principalmente con respecto a las áreas rurales. La cantidad de energía es limitada y alcanza solamente para las necesidades básicas de electricidad. Depende de las condiciones atmosféricas por lo tanto es muy variable.
COMPARACIÓN DE COSTOS
COSTOS Energía Equipo Infraestructura Mantenimiento Generación/ Insumos Fósil Medio Bajo Medio Alto Mareomotriz Alto Alto Medio - Geotérmica Alto Alto Medio - Hidráulica Alto Alto Medio - Eólica Medio Bajo Medio - Biomásica Bajo Bajo Bajo Bajo Solar Medio Bajo Bajo -
FACTIBILIDAD POR REGIONES
PROVINCIAS FISIOGRÁFICAS Energía Planicie costera del pacífico Provincia Volcánica Cordillera Central Tierras Bajas de Petén Diesel Alta Media Media Alta Mareomotriz Alta - - Nula Geotérmica Baja Alto Media Baja Hidráulica Alta Alta Alta Medio Eólica Alta Alta Medio Baja Biomásica Alta Baja Media Alta Solar Alta Alta Alta Media
CONCLUSIONES Fuentes alternativas de energía Se investigaron siete formas de obtener energía Eólica, mareomotriz, por diesel, geotérmica, biomasa, hidráulica y por paneles solares. Generador diesel Costos de transporte Costos de almacenamiento Costo inicial vs. Factibilidad Energía mareomotriz El modelo de energía eólica es otra alternativa para comunidades aisladas Costo Terreno
Biomasa es una buena alternativa para nuestro país. Materia Orgánica Clima Transporte de materiales iniciales Opción para casi todas las regiones Amigable con el medio ambiente Inversión mínima Energía geotérmica Mayor inversión inicial. La más económica para vender el energía. Capacitar gente para tomar las precauciones necesarias para el manejo y mantenimiento del equipo. El alto manejo de tecnología la hace no apta para estas regiones. De las energías analizadas previamente se puede coincidir que los tipos de energía más recomendables para una zona aislada son: Energía por Biomasa Energía Eólica Insumos Necesidad de energía
RECOMENDACIONES Tarifa de energía eléctrica Se debe de fomentar la investigación y el desarrollo de proyectos de electrificación de zonas rurales aisladas. Para tomar una decisión se deben de tomar en cuenta: Formas de generación Costos Requisitos Necesidades Sistemas de energía independientes Buscar la creación de un sistema de distribución y generación de energía que minimice la dependencia de materia prima no renovable.