Posibilidades de electrificación en el área rural aislada

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

OBJETIVOS• Revisión bibliográfica• Generación de

información para la selección de un sistema de generación de energía.

• Exploración de nuevas formas de generación de energía

JUSTIFICACIÓN

• Importancia de la energía eléctrica en el desarrollo de la sociedad.

ELECTRICIDAD EN GUATEMALAAcceso 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 DESVENTAJAS• Costo inicial razonable•Poca infraestructura necesaria•Tecnología ampliamente desarrollada y conocida

• 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 esaprovechada para convertirla enenergía 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 DESVENTAJAS

•Costos de funcionamiento bajos•Amigable con el ambiente•Concepto sencillo

•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 geotérmicade 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 energíageotérmica de temperaturas medias es aquella en que losfluidos de los acuíferos normalmente entre 70 y 150 ºC.

Energía geotérmica de baja temperatura. Es debida al gradientegeotérmico. Los fluidos están a temperaturas de 50 a 70 ºC.

Energía geotérmica de muy baja temperatura. La energíageotérmica de muy baja temperatura se considera cuando losfluidos se calientan a temperaturas comprendidas entre 20 y50ºC. Esta energía se utiliza para necesidades domésticas,urbanas o agrícolas.

REQUISITOS

- RECURSOS/INSUMOS

- 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 quepermite una circulación de fluidos por convección, y porlo tanto la transferencia de calor de la fuente a lasuperficie.•Movimientos de tierra•Perforación de Pozos

•Una fuente de calor magmático.•Agua.

SISTEMA PROPUESTO

REGIONES FACTIBLES

Instituto Nacional de Electrificación

REGIONES FACTIBLESPRINCIPALES 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 DESVENTAJAS

• Permite producir una grancantidad de energía eléctricaen áreas relativamentepequeñas.

• El suministro de calor esconstante.

• La tecnología se encuentramuy desarrollada en otrospaíses.

• Escases de yacimientos defácil acceso.

• Puede producir gases tóxicos.

• Existe un gran riesgo decontaminar el agua si no estratada.

• Es posible que los yacimientosse agoten rápidamente.

• Alta inversión inicial.

ENERGÍA HIDRÁULICA

FUNCIONAMIENTO

EMBALSE

EJE

GENERADOR

TURBINA

DESAGÜE

REQUISITOS

- GEOGRÁFICOS

- TÉCNICOS

Río con un caudal mínimo.

Condiciones topográficas favorables.

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 unaobra de toma, captan unaparte del caudal del río y loconducen hacia la central parasu aprovechamiento y despuéslo devuelven al cauce del río.

REGIONES FACTIBLESCualquier 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 (m3/s)

1.2 Cabuz 60.80 Malacatán 21.31.3 Naranjo 104.55 Coatepeque 20.71.4 Ocosito 106.80 Caballo Blanco 30.21.5 Samalá 145.00 Candelaria 8.71.6 Icán 52.80 Bracitos 34.01.7 Nahualate 130.30 San Mauricio 60.81.9 Madre Vieja 125.50 Palmira 8.0

1.10 Coyolate 154.95 Puente Coyolate 15.61.13 María Linda 70.10 Guacamayas 13.11.15 Los Esclavos 144.80 La Sonrisa 15.81.16 Paz 133.80 El Jobo 23.22.1 Grande de Zacapa 86.55 Camotán 28.52.2 Motagua 486.55 Morales 208.72.4 Polochic 193.65 Telemán 69.32.5 Cahabón 195.95 Cahaboncito 164.23.2 Selegua 101.75 Chojil 38.03.7 Salinas ** 112.70 San Agustín Chixoy 551.03.8 La Pasión 353.90 El Porvenir 322.8

3.10 San Pedro 186.25 San Pedro Mactún 52.9

VENTAJAS DESVENTAJAS

•Vida útil larga.

• Eficiente comparado con otros tipos de energías renovables.

• No tiene impacto en el ambiente.

• Costos de mantenimiento son bajos.

•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

Baterías

Inversor

Aerogenerador

Regulador

REQUISITOS

- GEOGRÁFICOS

- TÉCNICOS

Regiones amplias con terrenos poco rugosos.

Las grandes planicies y el mar son lugares ideales.

Las turbinas eólicas son dispositivos de alta tecnología, quevienen listas para instalarse. Dependiendo del tamaño de laturbina, puede ser necesaria una grúa o simplementeandamios y mano de obra.

REQUISITOS

- RECURSOS/INSUMOSEl principal y único recurso para la producción es el viento.

Sin embargo, es necesario equipo de almacenamiento deenergía para los períodos en los que el flujo de viento no escapaz de hacer girar las turbinas.

SISTEMA PROPUESTO

ENERGÍA MINIEÓLICA

REGIONES FACTIBLES

VENTAJAS DESVENTAJAS• No contamina.

• Es inagotable.

• Fácil instalación.

• La alta tecnología de lasturbinas las hace muy confiables.

• Depende de un suministro noconstante.

• La explotación masiva destruyepaisajes y ocupa grandes áreas.

• Los momentos de máximademanda pueden no coincidircon los de máxima producciónde energía.

• Utiliza medios de almacena-miento 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 utilizarAnimales (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 combustióninterna con recuperación del calor en el proceso, ycombustión directa en equipo que normalmenteutiliza gas propano o gas natural.•Los motores y equipo diseñados para consumir gaspropano o gas natural, mediante un ajuste en lossistemas de carburación e ignición

SISTEMA PROPUESTOBiodigestor 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 DESVENTAJAS

•Disminuir tala de bosques.

•Diversidad de usos

•Elimina los desechos orgánicos y susconsecuencias.

•Solución a problemas sanitarios delas comunidades que no tienenacceso a desagües intubados.

•-Mejoramiento en la aplicación denutrientes al suelo.

•El digestor debe encontrarsecercano a la zona donde se recogeel sustrato de partida y a la zona deconsumo.

•Debe mantenerse unatemperatura constante y entre 20ºCy 35ºC.

•Necesita acumular los desechosorgánicos cerca del biodigestor.

•Es posible que, como subproducto,se obtenga ácido sulfhídrico (tóxicoy perjudicial para el biogás)

•Riesgo de explosión, en caso de nocumplirse las normas de seguridadpara 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

- 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

•Clima en su mayoría seco y árido

•Lugares elevados ya que los rayos del sol golpean con mayor intensidad al incrementarse la altura.

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 PROPUESTOLa clasificación de los sistemas fotovoltaicos depende de suaplicación 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 menorque 150 A-h (amperio-hora), 2 o 3 lámparas a 12 V (voltios yun tomacorriente para la utilización de aparatos eléctricosde bajo consumo.•Costo bajo

Sistemas individuales de Corriente Alterna (CA)•Inversos electrónico para transformar la tensión de 12 V decorriente directa a 120 V de corriente alterna.•Mayor capacidad de producción de energía y mayorcapacidad 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 ningúnsuministro de combustible.•No produce ningún sonido•Centro América es abundanteen radiación solar.•Es amigable con el medioambiente.•Tienen una vida útil de aprox.20 años.•El mantenimiento es sencillo yeconómico.•Han experimentado reducciónde precios lo cual hace másfácil su acceso.•Capaz de resolver nuestrosproblemas energéticos.

•La inversión inicial es muy alta,principalmente con respecto alas áreas rurales.•La cantidad de energía eslimitada y alcanza solamentepara las necesidades básicasde electricidad.•Depende de las condicionesatmosféricas por lo tanto esmuy variable.

COMPARACIÓN DE COSTOS

COSTOS

Energía Equipo Infraestructura Mantenimiento Generación/Insumos

Fósil Medio Bajo Medio AltoMareomotriz Alto Alto Medio -Geotérmica Alto Alto Medio -Hidráulica Alto Alto Medio -Eólica Medio Bajo Medio -Biomásica Bajo Bajo Bajo BajoSolar Medio Bajo Bajo -

FACTIBILIDAD POR REGIONES

EnergíaPlanicie

costera del pacífico

Provincia Volcánica

CordilleraCentral

Tierras Bajas de Petén

Diesel Alta Media Media AltaMareomotriz Alta - - Nula

Geotérmica Baja Alto Media Baja

Hidráulica Alta Alta Alta MedioEólica Alta Alta Medio BajaBiomásica Alta Baja Media AltaSolar Alta Alta Alta Media

PROVINCIAS FISIOGRÁFICAS

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 elmanejo 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 lostipos de energía más recomendables para una zona aislada son:Energía por BiomasaEnergía Eólica

•Insumos•Necesidad de energía

RECOMENDACIONES

•Tarifa de energía eléctrica•Se debe de fomentar la investigación y el desarrollo deproyectos 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 generaciónde energía que minimice la dependencia de materia prima norenovable.