Las fuentes renovables de energía en Cuba

Las fuentes renovables de energía en Cuba

Las fuentes renovables de energía en Cuba Véronique Vallée Tarik Marc

Agradecimientos A la gente de CUBAENERGÍA, Ecosol Solar y CUBASOLAR por su apoyo y su conocimiento. Un merci especial a Guillermo, Armando, Sergio, Gavilán, Mario, Ihosvany, Teresa, Jorgito, María Belkis, Lourdes y Alexis.

Introducción La contaminación ambiental, producida por el uso de los combustibles fósiles, amenaza la estabilidad del clima y la vida en el planeta. Las consecuencias del cambio climático y del calentamiento global que podrían ser catastróficas, ya se observan. La temperatura media de la Tierra, a causa del efecto invernadero, está aumentando y puede provocar el descongelamiento parcial de los glaciares, la desertificación de vastas zonas cultivables y otros daños ecológicos. La disminución del espesor de la capa de ozono ha permitido el aumento de las radiaciones ultravioleta, con graves consecuencias para el hombre y las especies animales y vegetales. Además, las lluvias ácidas aumentaron en los últimos decenios en diez veces, con el consecuente empobrecimiento de los terrenos y la muerte de millones de lagos.

Revolución Energética Ante esta dramática situación a escala global, y como vía para enfrentar la situación con el abasto seguro y eficiente de electricidad en el país, aparece la Revolución Energética. La eficiencia energética y el ahorro de energía constituyen el eje central de esta primera etapa del nuevo paradigma energético cubano. Guerra al despilfarro de energía eléctrica, en particular al que se produce por el empleo de equipos electrodomésticos. Rol más importante de las fuentes renovables de energía en el balance energético nacional. Educación al ahorro y a las energías renovables. Bajar el consumo global de energía fósil para producir menos contaminantes (gases de efecto invernadero). Desarrollar las energías según las condiciones que tiene cada país.

Las fuentes renovables de energía En cada metro cuadrado del territorio cubano se recibe diariamente una cantidad de energía solar equivalente a medio kilogramo de petróleo combustible. Es un potencial inmenso que se debe explotar. Por qué se dice que son renovables? Porque se renuevan continuamente de manera natural... Son casi inagotables. La energía solar

El carácter renovable de una fuente de energía depende de la velocidad a la cual la fuente se regenera pero también a la que es consumida. Por ejemplo, la madera es una fuente renovable de energía siempre y cuando se corten menos árboles de los que crecen en los bosques; así la madera sigue cumpliendo sus funciones ecológicas vitales. Además, por cada árbol cortado, tenemos la obligación de sembrar dos. El petróleo, el gas natural y el carbón no son energías renovables porque se necesitaría milliones de años para reconstituir las reservas de energía fósil que se están consumiendo. La noción de energía renovable es a menudo confundida con la de energía limpia. Ciertas fuentes de energía son renovables y limpias al mismo tiempo pero todas producen una cierta cantidad de gases con efecto invernadero generalmente durante la construcción del material de explotación. Por qué utilizar las fuentes renovables de energía? Considerando que la todas las fuentes renovables provienen del Sol de manera directa o indirecta y que este brillará aún cinco mil millones de años, las fuentes renovables de energía son eternas. Sin embargo, tienen límites de explotación que afectan su rentabilidad económica, pero tan pronto como puedan ser almacenadas (madera, biomasa) se convierten en fuentes confiables. Las fuentes renovables de energía tienen varias ventajas, como por ejemplo el desarrollo local permitido por la utilización de los recursos de la comunidad. Además, los residuos son poco peligrosos y poco costosos de manejar si los comparamos con la energía nuclear, por ejemplo.

Sistema híbrido. Finalmente, las fuentes renovables de energía favorecen la independencia energética porque usamos la energía del Sol presente en el país sin la intervención de fuentes exteriores. Las fuentes renovables de energía son parte de la solución hacia un desarrollo sostenible, es decir, un desarrollo que responde a las necesidades de hoy sin comprometer la capacidad de las próximas generaciones de responder a las suyas. Este desarrollo enfatiza tres aspectos interdepedientes: el desarrollo económico, ecológico y social. La utilización de las fuentes renovables de energía pueden ser una parte de la solución al calentamiento global. Los efectos de su utilización son importantes, pero también se necesita un cambio en la forma de consumir y de producir para realmente controlar el calentamiento global.

La energía solar El sol como fuente de energía. La distribución de la energía solar que llega a la Tierra no es uniforme y Cuba recibe una gran cantidad de radiación solar. En Cuba en este momento, se están usando varios tipos de sistemas con el objetivo de captar y transformar la energía del Sol. Energía solar fotovoltaica De esta forma, aprovechamos la energía luminosa de la radiación solar para generar directamente corriente eléctrica. Ventajas Las aplicaciones donde los sistemas fotovoltaicos resultan ser los más competitivos, son los servicios en lugares aislados donde no llegan las líneas del Sistema Electroenergético Nacional. La mayor ventaja de estos sistemas es su autonomía e independencia, además de la confiabilidad en su funcionamiento. Distribución amplia: el Sol llega a todos los lugares. Sistema simple requeriendo poco mantenimiento. Duradero (15 a 20 años). Central eléctrica o sistemas independientes, se puede conectar a la red nacional. Es posible agregar paneles facilmente si se necesita más potencia. Silencioso. 10

Treinta y seis celdas interconectadas y montadas entre dos láminas de vidrio. La radiación del Sol hace que se muevan minúsculas partes del material y este movimiento es corriente eléctrica. A mayor radiación solar más fuerte es la corriente, es decir, son directamente proporcionales Acumula la electricidad para disponer de energía eléctrica almacenada Decide la cantidad de corriente que llega a las baterías Convierte la corriente del panel en corriente que puede ser usada por los otros equipos Esquema de un sistema solar fotovoltaico Desventajas Paneles costosos. Se pierde mucho entre la potencia del Sol y la potencia eléctrica obtenida con la tecnología actual. Dispersión: para obtener densidades energéticas elevadas se necesitan grandes superficies de captación de los rayos solares. Intermitencia: por ejemplo, es poco eficiente durante los días lluviosos. Escuela con sistema fotovoltaico en una zona aislada de Cuba. 11

El bombeo solar de agua El agua en algunos lugares es difícil de encontrar. Hay que sacarla de la tierra para que las comunidades puedan utilizarla. Un bombeo de agua solar extrae el agua para alimentar tanques funcionando con modulos solares fotovoltaicos. Puede ser una solución ventajosa para alimentar hogares domésticos o para la agricultura. Existen dos tipos de bombeo de agua: la bomba centrífuga y la bomba helicoidal, en dependiencia de la profundidad del agua y del flujo (litros por minuto necesitados). Transforma la radiación del Sol en corriente eléctrica Recibe y almacena el agua bombeada necesaria para el consumo Con la corriente bombea el agua del pozo Sistema fotovoltaico de bombeo. La energía solar térmica Los calentadores solares A través de la conversión térmica aprovechamos el calor contenido en la radiación solar. Una forma de usar este calor es empleando el calentador solar, que 12

permite calentar el agua para cocinar y la higiene. Existen diferentes tipos de calentadores solares utilizados en Cuba. Cuando el agua sale del tubo está caliente y regresa al tanque La radiación solar calienta el agua dentro del tubo al vacío termosifónico y esta sube El agua menos caliente baja Esquema de un calentador solar termosifónico de tubos al vacío. Recibe la radiación solar Capta el calor del sol y almacena agua caliente Protege el calentador de la lluvia y mantiene el calor Permite guardar el calor Esquema de un calentador solar compacto. Calentadores solares termosifónicos de tubos al vacío instalados en Cuba. Calentadores solares compactos fabricados en Cuba. 13

Los secadores solares El secado de productos agrícolas e industriales, por su alto consumo de energía, es otro de los usos de mayor interés de la energía solar. El secador es una instalación que utiliza la radiación solar para disminuir la humedad del producto o material que se desea secar. Saca la humedad de los productos Para que el aire circule a través del material Secador solar en la provincia de Pinar del Río 14

Secador de granos. Se han desarrollado modelos y tecnologías de secado solar para madera, plantas medicinales, granos y semillas que permiten el uso industrial de estas cámaras, con grandes ventajas económicas. En Cuba En Cuba el 5 % de los hogares ubicados en zonas alejadas no tiene energía eléctrica. Se realizaron varios proyectos en el país, como el Programa de Electrificación Fotovoltaica en las montañas y zonas rurales remotas. Mediante estos programas se electrificaron 2 364 escuelas con instalaciones funcionando, casas y consultorios del médico de la familia y hospitalitos con más de 400 instalaciones; círculos sociales y salas de vídeo con más de 1 800 instalaciones. Con este programa ya todas las escuelas de Cuba están electrificadas, al igual que todos los consultorios y cinco hospitales, uno en Granma, dos en Guantánamo y dos en Santiago de Cuba. Además de muchas realizaciones, se desarrollarán varios proyectos relacionados con la energía solar en Cuba. Se desarrollarán programas de educación solar para todo el pueblo y se planifica la creación de círculos de interés y la realización de 15

Zonas aisladas de electrificación centros de estudios solares. Ya existen circulos de interés en la provincia de Ciego de Ávila y en Granma; dos centros en las provincias orientales dedicados a la energía solar: de ellos el Centro de Estudios Solares en el municipio de Bartolomé Masó en la provincia Granma y el otro es la Casa Solar en la provincia de Santiago de Cuba, ambos dedicados a educar a los estudiantes de primaria, secundaria y de nivel superior en el tema de las energías renovables. Existe también el importante proyecto de solarización del municipio de Bartolomé Masó, que tiene como objetivo, entre otros, la total indepedencia energética de la red nacional. 16

La biomasa La biomasa es materia orgánica que contiene energía solar almacenada por el proceso de la fotosíntesis. Usamos la biomasa (sustancias orgánicas, animales o vegetales) transformada para obtener energía térmica (calor), eléctrica o mecánica. Para producir energía eléctrica las sustancias vegetales o animales deben pasar por un proceso de transformación. Entre otros procesos están los termoquímicos, como la combustión (quemar) y la gasificación; y los bioquímicos; como la fermentación alcohólica y la digestión anaerobia, los cuales pueden producir etanol, gas de síntesis o calor. Podemos considerar esta energía como renovable si las cantidades usadas no exceden las cantidades producidas. En Cuba se usan principalmente los residuos de la caña de azúcar, afrecho de café, cáscara de coco y leña. Caña de azúcar. Afrecho de café. Palma de coco. Leña. 17

Ventajas Es una energía renovable si la usamos de manera limitada, porque las plantas siempre van creciendo. Usamos los residuos vegetales que no serían usados de otra forma. Se puede conectar a la red nacional. Autoalimentación: una fábrica de azúcar puede producir electricidad con los residuos de caña y ser independiente de la red nacional. Desventajas Para ser rentables, las centrales tienen que ser muy grandes. Es una tecnología reciente y por el momento no competitiva frente a la industria del petróleo. Se necesitan muchas etapas de transformación para generar electricidad. Falta de uniformidad y baja densidad. Biodigestor. 18

En Cuba En Cuba, la Industria Azucarera lleva el peso fundamental en el aprovechamiento de las energías renovables, debido al alto potencial energético del bagazo y otros residuales cañeros y cubre una parte de las necesidades energéticas del país. Además, se transforman el afrecho de café, la cáscara de coco, la leña y la cáscara de arroz. El tratamiento de los residuos agrícolas y pecuarios, adicionalmente a su beneficio energético por la producción de biogás, tiene un efecto inmediato en la descontaminación ambiental y además significa una producción adicional de biofertilizante rico en potasio y activo como mejorador de suelos. Cuba se propone producir biodiésel a partir de una planta (la jatropha curcas), para garantizar la producción de alimentos y el desarrollo sostenible de los pueblos. Central azucarero Turbina Electricidad Caldera que transforma el agua en vapor Bagazo (biomasa) Transporte Central térmica de biomasa Utilización del bagazo para producir electricidad. 19

La energía del agua La energía hidráulica La energía hidráulica es una energía que utiliza la fuerza del agua de los ríos y la transforma en electricidad. Una presa puede ser instalada en un río y permite controlar la fuerza del agua. La corriente acciona las turbinas acopladas a un generador y producen electricidad, la cual llega a las casas por líneas eléctricas. Turbina. Presa. 20

Ventajas Fuente natural y perpetua. Económico. Permite dar soluciones energéticas en zonas rurales, principalmente en las montañas. Se puede utilizar para la agricultura o para el consumo doméstico. Desventajas Las instalaciones hidráulicas destruyen las zonas donde se construyen. Para una presa se necesita un gran espacio de agua, que obliga a desplaza,r a las poblaciones y modifica las condiciones naturales de la zona. Nivel del agua Muro Presa H Tuberías de presión Sol Casa de máquinas Turbinas Acople Cucharas Válvula de regulación Población Generador Electricidad Cauce del río Utilización de la fuerza del agua para producir electricidad. En Cuba A partir del triunfo de la Revolución, Cuba desarrolló una voluntad hidráulica: se construyeron 21

en todo el país más de mil presas y embalses. Existen cientos de minihidroélectricas en funcionamiento que dan servicio a la población en zonas rurales y pueden construirse varios cientos más si se aprovechan los embalses ya existentes. La energía de los mares y de los océanos Los oceános actúan como sistemas captadores o acumuladores de energía. Se puede aprovechar diferentes procesos naturales, como las olas o las mareas. Las olas o corrientes marinas corresponden a una fuerza que puede crear una energía importante, con sistemas que utilizan los varios movimientos del agua, aunque es muy difícil de explotar. Las mareas son el movimiento periódico y alternativo de ascenso y descenso de las aguas del mar, producido por las acciones del Sol y de la Luna, que puede ser aprovechado por las centrales hidroeléctricas. Ventajas Energía que lleva a una acumulación energética en el mar bastante superior a las necesidades energéticas mundiales actuales. Influencia pequeña sobre el medio ambiente. Posibilidades de integración en amplias gamas de operaciones industriales. Desventajas Energía muy poco utilizada. Proyectos de rendimiento económico bajo. Inversiones costosas. Problemas técnicos para realizar algunos proyectos. 22

La energía eólica La fuerza del viento Cuando la radiación solar llega a la Tierra e interactua con los océanos, los continentes y la atmósfera, produce los vientos. El potencial de energía eólica se estima en veinte veces el actual consumo de energía en el mundo. Parque eólico en Gibara (Holguín), mayor parque eólico de Cuba, el cual tiene una potencia instalada de 5,1 MW. 23

Transforma el viento en electricidad Esquema de una máquina eólica individual conectada a la red. La energía eólica utiliza la fuerza del viento para el abasto de agua y para la obtención de electricidad. Cuando usamos el viento para obtener electricidad, un molino recibe el viento y un generador lo transforma en electricidad. Después, la electricidad puede ser almacenada en baterías o juntarse a la red nacional. Con baterías, se trata de sistemas autónomos para una casa. Cuando usamos el viento para el bombeo de agua, un molino recibe el viento y lo transforma en un movimiento mecánico. Esta fuerza alimenta una bomba que saca el agua del pozo y la almacena en un tanque. Ventajas Tecnología de energía renovable madura cuando se usa para el almacenamiento de agua. Duración de vida de una instalación muy larga (20 años) con el mantenimiento requerido. Bajo costo de electricidad a largo plazo. Potencial importante en zonas específicas seleccionadas. 24

Desventajas Entregas de electricidad moderadas, fluctuantes con la velocidad del viento. Requerimientos de mantenimiento importantes. Crea polución visual, altera el paisaje. Produce ruido que puede molestar a los habitantes. Las instalaciones necesitan un espacio importante. En Cuba La energía eólica puede alcanzar una importante participación en el balance energético nacional. Su uso a corto plazo resolverá la demanda local y hasta podrá complementar la generación del Sistema Energético Nacional o de sistemas eléctricos aislados. Y además funciona desde el año 2007 un parque de capacidad total de 1,65 MW en el municipio especial Isla de la Juventud y está planificada la construcción de un segundo parque en Holguín que se llamará Gibara 2. Como se conoce, la energía eólica es la fuente de energía renovable que mayor auge ha tenido en el mundo en los últimos años. Su costo de instalación es ya competitivo respecto a las fuentes tradicionales de energía. Como línea estratégica de este desarrollo el eólico se someterán a prueba diversas tecnologías, incluyendo aquellas diseñadas para soportar los frecuentes huracanes que nos azotan. Se han identificado ya como potencial eólico las siguientes zonas del país: extremo occidental de Pinar del Río, Isla de la Juventud, costa norte de las provincias de Holguín hasta Villa Clara, noreste de la región oriental de Cuba. [...] y se dan pasos para próximamente conocer las potencialidades de la energía eólica en todo el país. Por otro lado, el país ha contratado un total de 4 158 grupos electrógenos de emergencia, que representan un potencial a instalar de 711 811 kilowatt. Discurso del comandante Fidel Castro Ruz el 17 de enero de 2006. 25

Bibliografía Energía y tú No. 2, 3, 22-23, 26-33, 35, 37-39, Editorial CUBASO- LAR, La Habana. Jarabo Friedrich, Francisco y Elortegui Escartin, Nicolas, Energías renovables, Era Solar, Madrid 2000. Turrini, Enrico: El camino del Sol, Editorial CUBASOLAR, La Habana 2006. Turrini, Enrico: El camino del Sol para niños y jóvenes, Editorial CUBASOLAR, La Habana 2007. 26

Introducción Revolución Energética Las fuentes renovables de energía La energía solar La biomasa La energía del agua La energía eólica Bibliografía Índice 5 6 7 10 17 20 23 26

Marzo de 2008, Año 50 de la Revolución