PROPUESTA PARA LA COLABORACION DEL BATTELLE-GINEBRA EN LA CREACION DE UN CENTRO PARA EL ESTUDIO Y LA APLICACION DE LA ENERGIA SOLAR para Universidad del Norte CHILE POR JL. MEYLJ\N, J. FOURNIER Marzo 1974 BAT TELLE Geneva Research Centre 7,route de Drize 1227 Carouge-Geneva Switzerland
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PROPUESTA PARA LA COLABORACION DEL BATTELLE-GINEBRA EN LA CREACION
DE UN CENTRO PARA EL ESTUDIO Y LA APLICACION DE LA ENERGIA SOLAR. Marzo, 1974.
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PROPUESTA PARA LA COLABORACION
DEL BATTELLE-GINEBRA EN LA CREACION
DE UN CENTRO PARA EL ESTUDIO Y LA APLICACION
DE LA ENERGIA SOLAR
para
Universidad del Norte
CHILE
POR
JL. MEYLJ\N, J. FOURNIER
Marzo 1974
BAT TELLE Geneva Research Centre
7,route de Drize 1227 Carouge-Geneva
Switzerland
PROPUESTA PARA LA COOPERACTON DEL BATTELLE-GINEBRA EN LA
CREACION DE UN CENTRO PARA EL ESTUDIO Y LA t\PLICACION DE
LA ENERGIA SOLAR
1, INTRODUCCION
El interós mundial está frecuentemente enfocado sobre el
problema de energía y polución. Esta es una consecuencia de la
necesidad de buscar nuevas fuentes de energía o desarrollar las
fuentes conocidas sobre la base del siguiente criterio
- Suministro adecuado
- Ausencia de polución
- Bajo costo.
En este contexto, la energía solar debe asumir un rol de
primera importancia en el corto, mediano y largo plazo. Fre -
cuentemente se considera que su rol está en el largo plazo y
que en el presente hay muy pocas aplicaciones prácticas. Des-
pus de examinar esta situación el Centro do Investigación del
Battelle-Ginebra considera que Chile tiene unas condiciones cli
rnticas excepcionales en regiones donde la explotación de recur
sos naturales, el desarrollo industrial y el bienestar humano
están limitados por consideraciones energéticas. En estas cir-
cunstancias, os posible, sobre la base de t6cnicas probadas,una
aplicación inmediata del conocimiento disponible en el mundo pa
ra resolver problemas en el corto y mediano plazo y estudiar so
luciones de largo alcance.
II. OBJETIVO DE LA PROPUESTA
El objetivo de la presente propuesta es definir una posible
cooperación del Battelle-Ginebra en la creación en al Norte Chi
-2-
leno de un centro autónomo de estudio y aplicación de la ener-
gía solar. Este Centro podría ser concebido para fomentar el de
sarrollo industrial y la explotación do recursos naturales por
medio de la investigación y experimentación.
III. VENTAJAS DE CHILE
3.1. Condiciones ClimMicas y Geogróficas
La zona de desiertos en el Norte de Chile y en particular
el desierto de Atacama, tienen una atmósfera extremadamente p
ra y clara durante -prócticamonto- la totalidad del año. Varios
estudios (1, 2 y 3), han demostrado que osas son las mejores zo
nas en el mundo con relación a la intensidad y duración de la
radiación solar y terrestre. Así, las mediciones realizadas en
Junio de 1973 en cooperación con la Universidad del Norte (4)
muestran que en Invierno la radiación solar incidente en las cor
canías de Calama, alcanzan valores que exceden los 1.100 Watts/ m2 . Este resultado os notable, sobre todo si se considera que el
nivel de radiación solar fuera do la atmosfera terrestre es de
alrededor de 1350 Watts/m2.
En un lugar dado, el máximo do horas do sol es de 4.380 ho
ras al año. La región de Calama es zona de 4.000 horas de sol al
(1)Possjbi1jts dinstallatjon ot d'utilisatjon d'un faur sola¡ re au Chili,por F1ix TRCiBE CNRS Francia. Informu do la mi-sión de Abril 1966
(2)Revue gón&rale de thermique,vol. 7 N g 79-80, por M. Robert y S. Alvarado, Julio, Agosto 1967.
(3)Refroidissement d'un corps noir irradiant en diroction de lespace dans le d&sert d'Atacama (Chili). Congreso sobre la Energía Solar, París, por G. Castellanos y J. Fournier, Su - ho 1973.
(4)Nisi6n de Felix TROMBE en la Universidad del Norte-i\ntofagas ta, Mayo - Junio 1973.
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año Este hecho asegura condiciones do asoleamiento prcticamen
te contínuas lo que se agrega a la alta intensidad de radiaci6n
antes mencionada.
En cuanto a la radiación terrestre nocturna, ésta se ve fa
vorecida por la extrema claridad y sequedad de la atmósfera al-
canzando valores muy elevados (sobre 150 W/m 2 en algunas noches) permitiendo que considerable refrigeración sea obtenida. Esta
propiedad de un cielo transparente ha sido bien conocida por lar
go tiempo y es la razón por la cual Chile ha sido escogido como
sitio de varios observatorios internacionales.
Ademas de las ventajas antes mencionadas en relación con el
uso del sol como una"materia prima", podría agregarse que esas
zonas son fácilmente accesibles por carreteras asfaltadas onbue
nas condiciones, por ferrocarril o por aire. La importancia de
los puertos, tales como Antofagasta, Tocopilla, Chañaral, etc.
permite un rápido transporte do bienes al interior del país.
Aparto del óptimo clirn.tico representado por el desierto de
Atacama, regiones tan alejadas como Santiago e incluso Conccp -
ción tienen Condiciones clirniticas que son superiores a las que
se encuentran en la mayoría do los países industriales del hemis
ferio norte, y en consecuencia pueden beneficiarse considerable
mente del desarrollo de técnicas solares.
En resumen, la excepcional abundancia de sol de Chile, tan
to en relación con el número de días útiles como con la intensi
dad de radiación, y la extrema pureza de la atmósfera, lo hace
el lugar ideal para el estudio y utilización en la energía solar y de la radiación terrestre.
3.2. Condiciones Socio-Económicas
Las condiciones geográficas favorables coinciden con la pre
sencia de una minería regional muy importante la cual tiene una
enorme demanda de energía y emplea a un gran número de trabaja
dores. Por ejemplo, Chuquicamata la mayor mina a tajo abierto
del mundo, produce alrededor de 250.000 toneladas de cobre por
año y el complejo Chuqui-Calama tiene una población cercana a
las 80.000 personas. Las pocas regiones del mundo que se apro-
ximan o alcanzan las condiciones de asoleamiento de Chile no
disponen generalmente de esta ventaja debido a la ausencia de
desarrollo industrial local. Si lo que se persigue es no sólo
un estudio teórico, sino que sobre todo, una aplicación prcti
ca de la energía solar, el interés de un centro localizado en
Chile es evidente.
3.3, Condiciones T&cnicas
El desarrollo de las técnicas solares puede depender de la
presencia de especialistas do las Universidades (en particular
de la Universidad del Norte) y de la industria. Dada la compe-
tencia y sentido do la responsabilidad profesional de los chile
nos, podría rápidamente ser posible la diseminación y aplica -
ción a problemas industriales de las técnicas desarrolladas en
un Centro de Energía Solar.
Todas ostns condiciones conducen a la conclusión que el es
tablacjmjonto en al Desierto de Atacama de un Centro do Estudio
y aplicación dala energía solar podría ser beneficioso tanto
para Chile como en el plano internacional,
IV, ESTUDIOS Y APLICACIONES A LAS CUALES LAS ACTIVIDADES DEL
CENTRO PUEDEN SER DEDICADAS
En las siguientes secciones, algunos ejemplos del uso de
la energía solar se indican, poniendo el énfasis en su aspecto
practico. Frecuentemente, se considera que la energía solar tic
nc un rol de largo plazo y que generalmente no tiene muchas apli
caciones. Como so indicó en la introducción. Battelle considera
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posible emprender un cierto número de actividades de corto pla-
zo con aplicaciones inmediatas en Chile,
4,1. Aplicaciones do Corto Plazo (no es una nómina exhaustiva)
a) Calentadores de Aqua
El calentador solar de agua es una do las aplicaciones de la
energía solar más antiguas y mejor conocidas, y es extensamente
utilizado en países tales como Australia, Japón, Israel y U.S.A.
Diferentes universidades chilenas ya han desarrollado estas tóc
ficas en forma experimental, especialmente en la región de Val-
paraíso (Universidad Santa María) y en la región de Antofagasta
(Universidad del Norte).
Su empleo puede ser inmediatamente generalizado desde Íxica
a Concepción e incluso más al sur tomando en cuenta las condicio
nes climáticas locales. Para Concepción por ejemplo, podría ser
necesario preveer un sistema de calefacción híbrida gas-solar,
mientras que en el Norte podría ser utilizado un sistema basado
únicamente en energía solar. Además, de la reducción inmediata
de consumo de combustible, la economía chilena podría beneficiar
se, una vez que la industria se estableciera, de las exportacio
nes de estos calentadores solares en el corto plazo, particular
mente a los países andinos.
En este caso la actividad del centro podría consistir en de
sarrollar calentadores solares más perfeccionados y supervisión
industrial en su producción.
b) Casas Solares
La intensidad de la radiación solar y especialmente la rogu
laridad del ciclo día-noche (alta temperatura durante el día y
relativamente frío en la noche) permite proveer el uso de tácni
cas extremadamente simples para calefacción solar de casas. En
efecto, en Chile no es necesario contemplar almacenamiento de
b -.
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energía para varios días, y t&cnicas tales como las patentadas
por el CNRS en Francia, pueden ser utilizadas. Casas experimen-
tales est.n ya en existencia y un tiempo de experimcnta.ci6n li-
mitado en el centro sería suficiente para adaptar estos siste -
mas a las condiciones chilenas. En particular, estamos pensando
en una rápida aplicación, en colaboración con las autoridades
chilenas que correspondan, en la construcción de nuevas habita-
ciones en Chuquicamata, El Salvador y para la especificación de
casas prototipo a ser desarrolladas a lo largo de todo Chile.
Como los calentadores solares, el sistema podría ser adap-
tado a la zona de utilización y sería posible, por ejemplo, co
binar la calefacción solar con otras fuentes de calor si es ne-
cesario, en regiones ubicadas más al sur.
Esta aplicación, que afectaría a decenas de miles de nue-vas casas, podría ella en si misma, justificar la creación de un Centro de Energía Solar,
c) Producción de Agua Dulce
Hay varias posibilidades de
climáticas de Chile para obtener se citarán están diseñadas princ
dianas y pequeñas, ellas podrían
resolver problemas do suministro
comunidades,
hacer uso de las condiciones
agua dulce. Aún cuando,1s que
ipalmente para capacidades me-
ser inmediatamente usadas para
de agua potable para pequeñas
Destilación Solar, es bien conocida en Chile, ya que lapri
mera planta en el mundo fue construida allí por Wilson en 1872.
Las técnicas ya están establecidas y sus ventajas y desventajas
son conocidas. En verano, en el Norte se pueden obtener sobre 5
litros de agua/día/m2 . La Universidad Santa María posee una es-tación experimental en Quillagua.
El
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Frigorización Natural, aprovecha la pureza y la sequedad de
la atmósfera. La radiación nocturna al espacio de cuerpos terres
tres y la intensa evaporación facilita el congelamiento de gran
des superficies de agua salada, obteniéndose agua potable al u
cuarse ésta. Una planta piloto experimental construida en Cala-
ma por la Universidad de Chile en colaboración con el MOP (Mi-
nisterio de Obras Públicas), muestra que el agua de el Loa pue-
de tratarse a bajo costo, eliminando efectivamente el arsénico
y el boro y permite el uso doméstico y agrícola. En Calama se
han obtenido sobre 20 litros/día/m 2 (5).
La Camanchaca, ha sido investigada por especialistas do la
Universidad del Norte en Antofagasta y ci agua que se obtiene
con este método puede ser aprovechado por comunidades como Juan
López, cerca de Antofagasta o en la reforestación de colinas en
la Cordillera de los Andes.
Estas tres técnicas estudiadas en las diferentes universi-
dades chilenas, necesitan de trabajos de complementación y desa
rroilo y por lo tanto cae dentro de los límites del campo de es
tudio y puede ser enfocado por un Centro de Energía Solar.
d) Cultivos Bajo Techo
Como lo han indicado E. Friedman y S. Alvarado (6), uno de
los problemas en el suministro de productos alimenticios en el
Norte de Chile es la obtención de frutas y vegetales. Corrien-
temente, los comestibles llegan de la zona central y la pobla-
(5) Water desalination by a natural freezing process, 4Q Syrnpo-siurn de agua dulce desde el mar (Heidelberg). Por J. Four-nier, J.L. Grange, S. Vergara, Septiembre 1973.
(6) Desalinización de agua en el Norte de Chile para uso munic pal, industrial y agrícola. Por E. Friedman y S. Alvarado, Naciones Unidas, New York, Septiembre 1965.
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ción debe pagar altos precios. El consumo local de vegetales es
de 31 kg/pers, siendo sin embargo, 110 kg. la cantidad razona-
ble.
Obteniéndose agua de buena calidad es posible eliminar los
factores limitantes de la agricultura tales como suelo salino,
diferencias de temperatura entre el día y la noche, fuertes vien
tos y baja humedad mediante cultivos bajo techo. Los cultivos
bajo techo hechos en Calama y Anca para el cultivo de tomates
ha mostrado la posibilidad de este tipo de cultivo en la región
y la generalización del procedimiento puede permitir el surninis
tro directo a las zonas mineras do Calama, Chuquicamata y El Sal
vador.
El Centro para el estudio
la ejecución de estos cultivos
toros climáticos, persiguiendo
cho mediante control de]. medio
servicios agrícolas correspond
adiestramiento de granjeros en
de la energía solar puede estudiar
bajo techo en función de los fac
el desarrollo de cultivos bajo te
ambiente, en colaboración con los
¡entes, y con participación en el
estas técnicas.
e) Otras aplicaciones inmediatas
Existen otras numerosas aplicaciones inmediatas. Citamos el
uso do la evaporación solar del agua de los concentrados do sal
usado en Coya-Sur y el proyecto do secado do pescado propuesto
por la Univcr 5idad del Norte.
f) Conclusiones
Todos los ejemplos citados demuestran que la energía solar
puede ser aplicada en Chile con un mínimo de estudios. Ciertos
procesos ya han pasado la etapa experimental y os posible su de
sarrollo industrial. El Centro para el estudio y la aplicación
de la energía solar puede asegurar la coordinación inicial de te
das estas actividades y la rápida ejecución posterior do lrS flO
cosarias adaptaciones y desarrollo.
4.2. Aplicaciones de Mediano y Larqo Plazo
Aparto do las actividades de corto plazo mencionadas que
pueden ser provechosas rápidamente para la economía chilena,
existen numerosos estudios de proyectos con razonables especta-
tivas de desarrollarse en ci mediano o largo plazo. El trabajo
llevado a cabo en un Centro de Energía Solar puede dar una so-
lución con vistas a su aplicación directa a los problemas indus
triales y económicos de Chile.
a) Horno Solar
Entre los trabajos que se están aproximando al umbral de
rentabilidad en Europa y que podrían ser rentables en Chile, da
das las excepcionales condiciones climáticas, el uso del horno
solar debe ser considerado en primer lugar. Este horno está ya
en operación en Francia en el Laboratorio del CNRS bajo la di-
rección del profesor Trombe. Las cualidades del horno de alto
poder residen en su eficiencia (60 a 70%), en la generación de
calor instantáneo o programado y la posibilidad de ejecutar tra
tamientos metalúrgicos sin ninguna contaminación y a temperatu
ras sobre los 3.000°C. El horno francés está apto para competir
con los hornos convencionales en un gran número de usos indus-
triales y en particular, en aquellos que requieren de altas tem
peraturas.
Estudios preliminares llevados a cabo por el profesor Trorn
be en Chile en 1966 y 1967 han preparado el camino para la ins-
talación de hornos solares. Al momento s está fuera do considera
ción el uso do estos hornos en la fundición de cobre, poro hay
muchas aplicaciones indicadas por Trombo (7), que permiten con-
siderar minerales chilenos que son difíciles de explotar bajo
(7) Ver página 2, nota 1.
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condiciones normales y que sin embargo, tienen un alto valor en
el mrcado internacional. Un ejemplo es el molibdeno.
Se puede agregar la posibilidad de importar minerales no
tratados vía puertos chilenos y reoxportarlos en forma de ale
ciones con ventaja económica.
Con los años, cl horno francós instalado en Odeillo, con
una fuerza de 1.000 KW., ost$. llegando a financiarse progresiva
mente. Una comparación de las condiciones de la luz solar en
Francia y Chile, y el uso de tócnicas más desarrolladas con re
pecto a este primer horno, indica que en Chile sería posible ob
tener doble beneficio que el del horno de Odeillo. Así, un hor-
no de 400 KW., instalado en el Norte de Chile puede dar mayor
servicio que aquel de 1.000 KW., en particular por la facilidad
de tratamientos de larga duración (varias horas) que pueden ll
varse a cabo regularmente.
Aunque ya se tiene un conocimiento sustancial de los hor-
nos solares y su utilización, hemos asociado estas aplicaciones
con los proyectos a mediano plazo, porque antes de hacerlo ope-
racional, es necesario pasar las etapas de selección del lugar,
planos y ospecificaciones,.construcción del horno (2 a 3 años),
adaptación para procesos industriales seleccionados, etc.
Un horno de 400 KW instalado por el Centro de Energía So-
lar podría ser un horno pre-industrial utilizable tanto para
trabajos de investigación como en la producción semi-industrial.
Permitiría interesantes aplicaciones para la economía chilena y
podría servir como punto do partida para el diseño y empleo in-
dustrial en Chile de grandes hornos solares, adaptados a traba-
jos específicos.
b) Conversión de Energía Solar
El uso de la energía solar ofrece la posibilidad de eliminar