LA ENERGÍA RENOVABLE EN EL SECTOR …sigan.org/2010/pdf/energiar.pdf · características y aplicaciones de la energía renovable, que permitan la toma de decisiones acerca de la

SECRETARIA DE AGRICULTURA, GANADERA, DESARROLLO

RURAL PESCA Y ALIMENTACIN

FIDEICOMISO DE RIESGO COMPARTIDO

LA ENERGA RENOVABLE EN EL SECTOR AGROPECUARIO

UNA ALTERNATIVA PARA EL DESARROLLO RURAL SUSTENTABLE

Documento de Trabajo Junio 2007

ENERGA RENOVABLE EN EL SECTOR AGROPECUARIO

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Contenido Presentacin 3 Introduccin 4 Qu es la Energa Renovable 6 Energa Solar 12 Energa Solar Fotovoltaica 13

Bombeo de Agua 19 Refrigeracin Solar 27

Electrificacin Rural 31

Electrificacin Rural Domstica 33

Electrificacin de Cercas 34

Energa Solar Trmica 37 Calentamiento de Agua 44

Secado Solar de Alimentos 50

Biomasa 53 Otras Aplicaciones 63

La SAGARPA y las Energas Renovables 64

Conclusiones 66

Apoyos y cmo Acceder a ellos 67


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Presentacin La Secretara de Agricultura, Ganadera, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentacin (SAGARPA), ha establecido como prioridad para sus acciones el lograr un desarrollo econmico y productivo de calidad en el medio rural de nuestro pas, por lo cual impulsa la promocin de proyectos estratgicos con el fin de fortalecer la capitalizacin de las unidades productivas agropecuarias en sistemas de produccin adecuados al entorno social y ambiental de las comunidades. Con la premisa de que la energa es elemento fundamental para cualquier actividad productiva, y con el fin de incrementar la calidad de vida de los habitantes del medio rural, se ha apoyado la inversin aprovechando las capacidades y recursos de cada regin, propiciando el uso de prcticas sustentables en las actividades agropecuarias. El compromiso que ha asumido la SAGARPA de mantener el equilibrio entre el crecimiento y desarrollo econmico, y la conservacin, proteccin y mejoramiento del medio ambiente, se cumple a travs de la implementacin y aplicacin de programas que fomentan el uso de fuentes alternas de energa en el medio rural. Desde 1994 la SAGARPA fue pionera en establecer, por medio del Fideicomiso de Riesgo Compartido (FIRCO), un programa para promover las oportunidades que representa el uso de energas renovables aplicadas a las actividades agrcolas. Con este propsito, se implement a partir del ao 2000 el Proyecto de Energa Renovable para la Agricultura (PERA), contando con un donativo del Fondo Mundial del Medio Ambiente a travs del Banco Mundial, y con el apoyo de Alianza para el Campo. Las tareas del PERA incluyeron la difusin de la tecnologa para generar energa renovable, la identificacin de los potenciales regionales, el establecimiento de los intereses y prioridades, la reduccin de los costos de instrumentacin y la vinculacin de los apoyos financieros y tcnicos que permitieran implementar proyectos factibles y con alto impacto y beneficio regional, contando con la participacin decidida de los productores. El objetivo de la presente publicacin, es difundir las diferentes fuentes de energa renovable y sus posibles aplicaciones en las actividades agropecuarias, con la finalidad de identificar e implementar en su caso, las aplicaciones tecnolgicas apropiadas para cada mbito de produccin, principalmente en localidades en las que prevalecen condiciones adversas o en donde es factible aprovechar o diversificar las fuentes de energa disponibles, as como presentar las nociones generales sobre las caractersticas y aplicaciones de la energa renovable, que permitan la toma de decisiones acerca de la posible realizacin de un proyecto.


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Introduccin Al iniciar el siglo XXI, la presencia de dos fenmenos, uno de carcter ambiental y el otro de ndole energtica y con implicaciones econmicas, ha puesto en riesgo las actividades de la humanidad, y ha aumentado su vulnerabilidad. Uno de ellos es el cambio climtico, que se ha manifestado en un aumento de la temperatura del planeta, llamado efecto invernadero, fenmeno natural que provoca la retencin del calor solar en la troposfera. El efecto invernadero es generado por el cambio de la composicin qumica de la atmsfera, el cual a su vez ha sido producto de las diversas actividades productivas de la humanidad, en donde el uso de combustibles fsiles y el manejo inadecuado de desechos en los diversos sectores econmicos han jugado un papel preponderante. Los gases de efecto invernadero generados por dichas actividades bloquean la radiacin solar en su intento por escapar, lo cual hace que la tierra se caliente El otro fenmeno es el incremento de las necesidades de abastecimiento de energa a nivel mundial. En los ltimos 150 aos se han explotado de manera muy intensiva los recursos energticos fsiles (carbn, petrleo y gas natural, principalmente). Algunas estimaciones indican que en las ltimas dcadas, los consumos de energa han aumentado exponencialmente. En la actualidad cerca del 80% de la energa primaria consumida sigue proviniendo de los combustibles fsiles. La situacin tiende a agravarse, ya que se prev que el mximo punto de produccin mundial del petrleo se presente alrededor del 2030, generando problemas de desequilibrio entre la oferta y demanda del crudo, y por ende desestabilizacin geopoltica. Las tendencias a mediano plazo, con respecto a los energticos tradicionales, prevn que los precios de los hidrocarburos continuarn su crecimiento en los prximos aos. Cabe mencionar que el desarrollo industrial y tecnolgico de la humanidad se encuentra asociado al aprovechamiento de las fuentes de energa, que en el pasado y hasta la actualidad han dependido principalmente del consumo de los hidrocarburos. En este sentido, la disponibilidad de recursos energticos es uno de los factores ms importantes en el desarrollo tecnolgico. Pero a la inversa, el desarrollo tecnolgico determina la utilizacin de ciertos tipos de energa y, por tanto, la disponibilidad de ese recurso. Sobre esta base, las naciones han evolucionado en el entorno de la energa producida fundamentalmente por los combustibles fsiles. La contradiccin se da entre este esquema de desarrollo, el futuro previsible y la necesidad de mejorar el medio ambiente y frenar el cambio climtico. Por tanto, los efectos del cambio climtico y las necesidades de abastecimiento de energa, estn implicando necesariamente un proceso de transicin hacia fuentes de energa alternativas, dado que las existencias de los energticos fsiles presentan un


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agotamiento progresivo; y mientras se utilicen continuarn generando gases de efecto invernadero. Como alternativa para la energa proveniente de los combustibles fsiles, se ha puesto la mira en las denominadas fuentes de energa renovable, originando que gradualmente hayan cobrado importancia a nivel mundial. De forma especfica, dentro del sector agropecuario ya se est materializando esta transicin hacia la energa alternativa, manifestndose en sus aplicaciones en usos productivos. En este sector, la energa solar fotovoltaica, la energa solar trmica y el aprovechamiento del biogs, entre otras, jugarn un papel importante en la disminucin de costos dentro de las unidades productivas. Es de resaltar, que si bien desde hace mucho tiempo en nuestro pas se utiliza la energa renovable, es en tiempos recientes cuando se incursiona de forma sistemtica en el sector agropecuario. De hecho, el Proyecto de Energa Renovable para la Agricultura, (PERA) ha sido el pionero en instrumentar aplicaciones con fines productivos en el sector agropecuario. La estructura del presente documento parte de la definicin y descripcin de la energa renovable, para posteriormente desarrollar, en captulos por separado y por tipo de energa renovable, la descripcin de la tecnologa, sus aplicaciones, en particular en el sector agropecuario, su ubicacin a nivel mundial, su situacin en Mxico, mostrando las experiencias ms relevantes en cada una de ellas, con atencin especial a las aplicaciones de la energa fotovoltaica, la energa solar trmica y el biogs.


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Qu es la Energa Renovable La energa renovable es aqulla que se produce de manera inagotable desde la escala humana- y sin menoscabo de recurso alguno. Esta condicin se origina por el hecho de que se obtiene de fuentes que, o se reproducen a tasas que hacen suponer su permanencia por un periodo considerable de tiempo en condiciones razonables de uso, o su abundancia es tal que su existencia se prev para cientos o miles de aos. La importancia de la energa renovable radica en dos aspectos principales: El primero de ellos, lo constituye el hecho de que actualmente las energas renovables son una parte significativa de las fuentes de energa utilizadas, asimismo, su aprovechamiento y la sustitucin que realizan de los combustibles fsiles ha sido gradual y paulatinamente, pero de gran significacin estratgica, dado que los combustibles fsiles tienen una expectativa de uso finito; Por otra parte, las energas renovables no generan o diseminan contaminantes al medio ambiente, ms bien contribuyen al mejoramiento del entorno ecolgico y coadyuvan al desarrollo sustentable que muchos pases se han fijado como objetivo. Existen diversas fuentes de energa que se pueden considerar como renovables, algunas de ellas se localizan en zonas especficas, pero siempre encontraremos en cualquier localidad, dependiendo de su emplazamiento, una fuente de energa disponible. Principales Fuentes de Energa Renovable: Energa Solar:

El sol produce con su presencia varias formas de energa, destacando dos de entre ellas: la lumnica, que puede ser convertida en energa elctrica a travs de mdulos fotovoltaicos; y la trmica que eleva la temperatura de los materiales al estar expuestos directamente a los rayos solares.

Energa Elica:

El sol calienta la atmsfera creando diferencias en la temperatura del aire, lo cual provoca los vientos, que en algunas regiones pueden ser aprovechados para generar energa mediante la utilizacin de aerogeneradores o turbinas elicas que transforman la fuerza cintica del viento en electricidad.


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Energa Hidrulica: En las corrientes pluviales es posible aprovechar el movimiento del agua, por efecto de la gravedad, para transformarlo en electricidad.

Biomasa:

Toda la masa vegetal se puede considerar biomasa. Actualmente existen procesos de transformacin qumica o biolgica que permiten obtener electricidad o combustibles limpios a partir de la biomasa.

Energa Maremotriz:

Tres fenmenos del mar: las mareas, las olas y las diferencias trmicas del agua pueden ser aprovechados para obtener energa. Las tecnologas para su utilizacin an se encuentran en desarrollo e investigacin pero se vislumbra en el mar una fuente inagotable de energa para el futuro.

Energa Geotrmica:

En el interior de la Tierra suceden fenmenos naturales que producen enormes cantidades de calor, y que pueden aprovecharse para generar energa. En este caso, su utilizacin est limitada por las caractersticas naturales en el sitio.

Ventajas de las Energas Renovables. La utilizacin de energa renovable conlleva ventajas sobre las fuentes de energa convencionales, algunas de las cuales se enumeran a continuacin. Son Respetuosas del Medio Ambiente:

La generacin y consumo de energa proveniente de fuentes renovables no provoca efectos negativos ni irreversibles en el medio ambiente. Adems, no produce ningn tipo de residuo txico o de difcil tratamiento, como los generados por la combustin de recursos fsiles (petrleo, gas natural o carbn).

Son Inagotables y Gratuitas:

El sol es responsable de gran parte de las energas renovables y su presencia, a escala humana, es infinita, motivo por el cual se considera como una fuente inagotable. Nadie tiene que pagar nada por aprovechar las ventajas que ofrecen las fuentes de energa renovable.


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Son Endmicas: El sol y sus bondades estn permanentemente presentes en casi todo el planeta, por lo que su aprovechamiento supone independencia energtica.

Son Autosuficientes:

Un sistema de energa renovable permite al productor un mejor manejo de sus recursos e incentiva su creatividad para el ptimo aprovechamiento del potencial que se le ofrece.

Son Socialmente Convenientes:

Por sus caractersticas, el medio rural es un mbito propicio para la aplicacin de la energa renovable, la cual ofrece importantes oportunidades para aqullas comunidades sin acceso al suministro de energa convencional.

Son Econmicamente Factibles:

Actualmente la implementacin de sistemas de generacin de energa renovable, supone una inversin inicial considerable, sin embargo, sta se recupera al prescindir de los altos costos de operacin y mantenimiento.

Son Tcnicamente Viables:

La tecnologa desarrollada posibilita la generacin de energa renovable en prcticamente cualquier localidad del territorio nacional.

Principales Aplicaciones de la Energa Renovable: Mediante la utilizacin de la energa renovable, se prev que la necesidad de reducir el consumo de gasolinas, inducir a que las polticas pblicas promuevan la penetracin de vehculos hbridos. La mini y micro hidrulica ser utilizada para la generacin de energa elctrica para su distribucin local. La utilizacin del biogs producido por los rellenos sanitarios se convertir en prctica comn. La energa elica continuar su penetracin en el mercado de forma moderada. La utilizacin de la energa solar continuar su crecimiento para ser usada en la generacin de energa elctrica y calor. En particular, dentro del sector agropecuario, el uso de la energa alternativa se ver reflejado en la aplicacin de sistemas fotovoltaicos para iluminacin, bombeo de agua, refrigeracin, comunicaciones y en usos productivos, en aquellas zonas alejadas de la red elctrica tradicional o de difcil acceso. La energa solar trmica tendr un papel importante en la reduccin de costos en aquellas unidades productivas que utilicen agua caliente para sus procesos productivos, tales como rastros, procesadoras de alimentos, y para la limpieza de instalaciones. Adicionalmente a la disminucin de los


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impactos ambientales y el manejo de desechos agropecuarios, la instalacin de biodigestores y el aprovechamiento de biogs tendr un rol especial, ya que cuenta con una gran potencialidad para generar energa elctrica y calrica. A continuacin se mencionan algunas de las posibles aplicaciones de la generacin de energa renovable para satisfacer la demanda de las actividades agropecuarias. En todos los casos se pueden observar las mltiples ventajas que ofrece su uso, independientemente del tipo de fuente de generacin utilizada, aunque vale la pena mencionar que la tecnologa actualmente desarrollada y econmicamente factible, define a la energa solar como la de mayor impacto y posibilidades de desarrollo en el campo mexicano. Nuestro pas cuenta con un gran potencial para el aprovechamiento de las energas renovables, en casi todo su territorio se encuentran altos niveles de disponibilidad de recursos energticos en forma de radiacin solar, viento, corrientes de agua o biomasa. Adems, se cuenta con la suficiente capacidad tcnica para aprovechar estas fuentes de energa. Muchas regiones enfrentan grandes obstculos para la explotacin y desarrollo de los recursos agropecuarios; sin energa es imposible abatir la marginacin y la pobreza. Un sistema de energa renovable permite al productor ampliar sus perspectivas y multiplica sus opciones. As se abre un abanico de posibilidades productivas no contempladas antes por los agricultores. Son mltiples las posibilidades que ofrecen las energas renovables aplicadas en el mbito rural, no slo con fines productivos, sino tambin con miras al bienestar de las comunidades. Particularmente deben destacarse las aplicaciones con fines productivos, que son aquellas que inciden mayormente en el desarrollo rural. Aplicaciones ms comunes de la energa renovable en actividades agropecuarias: Bombeo de agua para:

Abrevaderos para el ganado. Pequeos sistemas de riego. Uso domstico.

Electrificacin rural y domstica. Calentamiento de agua con fines productivos. Refrigeracin y congelacin solar de productos agropecuarios. Secado de productos agrcolas. Electrificacin de cercas. Alumbrado pblico. Tanques de enfriamiento para leche. Telefona rural y telecomunicaciones.


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Para el impulso de la energa renovable no basta con las acciones de gobierno, se requiere de la decidida participacin de la sociedad civil. Se trata de la creacin de infraestructura productiva familiar o comunitaria, usando como componente principal el empleo de mano de obra rural, lo que permite a los campesinos incrementar su patrimonio, ingreso y bienestar social. Es conveniente para el productor agropecuario interesado en instalar un sistema de generacin de energa renovable en su unidad productiva, que recurra al personal adecuado para conseguir la asesora tcnica, que le ayude a determinar la mejor fuente de energa y el sistema ms indicado, de acuerdo no slo a las condiciones regionales, sino tambin segn la aplicacin o aplicaciones que se requieren. Criterios de Utilizacin Una de las finalidades de este documento es ofrecer a las personas interesadas en aplicar la energa renovable en sus actividades agropecuarias, una referencia de consulta que les ayude a tomar las decisiones adecuadas en cuanto al tipo de sistemas por instalar, de acuerdo a las necesidades y posibilidades productivas de su comunidad. Para lograr este objetivo, se deben de tomar en cuenta los siguientes conceptos que aseguren la viabilidad y rentabilidad del sistema. Localizacin Las ubicaciones elegibles para la instalacin de un generador de energa renovable son aquellas unidades de produccin agrcola, pecuaria o acucola, en donde es incosteable la construccin de infraestructura para suministrarles energa elctrica convencional (alejadas a ms de dos kilmetros de la red de distribucin), o bien en aqullas en las que la energa renovable puede auxiliar en la reduccin de los costos de operacin por concepto de suministro de energa. Tipo de Aplicacin Hay que determinar el tipo de aplicacin que se le dar a la energa generada con fuentes renovables, ya que el sistema seleccionado deber de responder con sus caractersticas y componentes al uso requerido (bombeo de agua, electrificacin de cercas, iluminacin rural, calentamiento de agua, etc.). Necesidades Reales Es importante definir desde un principio las necesidades reales de energa, de acuerdo al tipo de aplicacin que requiere la actividad productiva. Para cada caso se deben analizar y clasificar los requerimientos en orden de importancia, con el fin de determinar el tipo, tamao y capacidad del sistema de generacin adoptado, evitando as gastos e instalaciones innecesarias. Generalmente los sistemas son dimensionados tomando en


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cuenta las necesidades de energa actuales del rancho y la expectativa de crecimiento a cuando menos un horizonte de cinco aos. Recursos Regionales En cada caso de aplicacin, deben analizarse los diferentes sistemas de generacin y las caractersticas geogrficas de la localidad para determinar la fuente de energa econmicamente ms viable y adecuada a los recursos regionales. Actualmente el sistema de generacin de energa solar fotovoltaica es el ms conocido y aplicado en nuestro pas. Sin embargo, dependiendo del recurso renovable disponible, se pueden utilizar otros sistemas, o bien en algunos casos la tecnologa aplicada puede ser hbrida, es decir, se pueden tener dos o ms fuentes de energa simultneamente. Proyecto Una vez definidas las necesidades y el tipo de fuente de energa por utilizar, se debe de disear un sistema simple, sencillo y adecuado a las caractersticas del lugar, con los componentes y especificaciones de suficiente calidad y capacidad que demanda la aplicacin. Tambin hay que determinar el sitio ms conveniente para ubicar el sistema con el fin de evitar obstculos, recorridos innecesarios e incluso vandalismo. Asesora Tcnica Para la definicin correcta de todos los conceptos enunciados anteriormente, debe de recurrirse a un asesor tcnico especializado, que ayudar a determinar el dimensionamiento del sistema de acuerdo a la aplicacin y capacidad requerida, verificando tambin la disponibilidad de recursos, materiales y equipos en la regin. Es importante obtener la asesora tcnica adecuada que indique los costos del sistema, los posibles apoyos econmicos a los productores e incluso ayude a contactar con los proveedores adecuados.


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Energa Solar La principal fuente de energa renovable es la solar. De hecho, la mayor parte de las dems fuentes de energa renovable dependen de sta. La energa solar est constituida por la luz que emite el sol y que es interceptada, en este caso, por la Tierra. La radiacin solar que llega a la superficie terrestre se puede aprovechar directamente o transformarse en electricidad o calor. El calor, a su vez, puede ser utilizado directamente como calor o para producir vapor y generar electricidad. Su aprovechamiento de forma directa, es simplemente utilizando la luz solar para fines de iluminacin y calentamiento en recintos y habitaciones; para secado de materiales; e inclusive para secado de productos alimenticios. La generacin directa de electricidad se realiza mediante la utilizacin de celdas solares o fotovoltaicas, las cuales son dispositivos que absorben la luz del sol y la convierten en electricidad. La transformacin se realiza de manera directa, sin ningn proceso intermedio. El aprovechamiento de la energa solar en energa trmica, se realiza mediante un dispositivo (calentador solar) que calienta un fluido para ser utilizado. Las aplicaciones ms comunes son la de calentamiento de agua y secado; pero tambin tiene la potencialidad de climatizacin de viviendas y refrigeracin; adems de la generacin de electricidad, va energa trmica.


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Energa Solar Fotovoltaica Caractersticas de la Energa Solar Fotovoltaica Un sistema fotovoltaico (SF) es un conjunto de dispositivos o componentes, que permiten aprovechar y utilizar la energa solar para la produccin de energa elctrica. En trminos generales, el SF esta integrado por el mdulo (o panel o colector) fotovoltaico, la batera, el regulador de carga, el inversor y las cargas de aplicacin de energa (de consumo). El dispositivo fundamental del SF es el mdulo fotovoltaico.

Fuente: Energas Renovaveis. Energa Solar Esto puede variar en funcin del tamao de la instalacin del SF, y de la aplicacin especfica del mismo

Mdulo o panel fotovoltaico Un mdulo o panel fotovoltaico es el lugar en donde se trasforma la energa del sol en energa elctrica. Los mdulos solares son, de forma tpica, placas rectangulares que contienen un conjunto de celdas solares, en lo general protegidas por un marco de vidrio y aluminio anodizado.

Fuente: Curso de energa solar. Universidad de Jaen. Escuela Superior Politcnica de Jaen.


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Proceso de conversin de energa en el Efecto fotovoltaico En las celdas solares es donde se realiza el fenmeno fsico de transformacin de la energa luminosa en energa elctrica, conocido como efecto fotovoltaico o fotoelctrico. Para la produccin de celdas solares, el material generalmente usado es el silicio, si bien existe otro tipo de materiales.

Fuente: Tomado de Energa Solar: Avances en Tecnologa Fotovoltaica. Fernando Ramos Quiroga

La energa aprovechada mediante sistemas fotovoltaicos, tiene las siguientes caractersticas:

No requiere combustible. La energa que procede del sol es limpia y renovable, es una energa que no

contamina ni tiene costo. Su mantenimiento es bajo o casi nulo. Tienen una vida til muy amplia que puede rebasar los 20 aos. Su diseo es modular y es de fcil transportacin. El sistema se ensambla en el sitio y su instalacin es rpida. Es fcil combinarla con otras formas de generacin de energa. Si bien su costo inicial es elevado, la tendencia es a la baja (debido a los

avances tecnolgicos y a los incrementos en la demanda).


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Aplicaciones En sus inicios de aplicacin, las celdas fotovoltaicas fueron utilizadas en los satlites artificiales, las que servan para alimentar los sistemas de toma de datos que se llevaban a bordo; y cuyas caractersticas eran peso reducido, larga vida, ocupacin de espacio mnimo, requerimientos de insolacin elevados y continuos, lo cual es posible fuera de la atmsfera terrestre. Actualmente las aplicaciones ms generalizadas de los sistemas solares fotovoltaicos son los siguientes: Electrificacin rural.- Existe gran cantidad de viviendas que se encuentra alejadas de la red elctrica tradicional y que no cuentan con este servicio, por lo que los sistemas fotovoltaicos son la opcin ms viable para este tipo de energa. Agricultura y ganadera.- La aplicacin ms importante es la de bombeo de agua para riego, abrevadero de ganado y para consumo humano. Otra aplicacin es la de cercos elctricos para el manejo de ganado y el bombeo en acuacultura. Tambin es usada en refrigeradores solares para la conservacin de alimentos perecederos. Comunicaciones.- Esta aplicacin satisface la necesidad de transmitir cualquier tipo de seal o informacin desde un lugar aislado, tales como retransmisiones de televisin, plataformas de telemetra, radio enlaces y estaciones meteorolgicas, sistemas de comunicacin para guardabosques, receptores de televisin va satlite, estaciones de radar, entre otros. Transporte terrestre, martimo y areo.- Iluminacin de cruces peligrosos, tneles largos, puestos de socorro alejados de la red elctrica; sealizacin de pasos a desnivel y vas frreas; alimentacin elctrica de faros, boyas, balizas, plataformas y embarcaciones; radio faro areo y sealamiento areo. Alimentos.- Refrigeracin de productos perecederos, equipos de salado por osmosis inversa, fabricas de hielo, molinos de granos. Tratamiento de agua.- En la desinfeccin o purificacin del agua en zonas aisladas, las celdas fotovoltaicas se utilizan para alimentar una luz ultravioleta intensa, utilizada para eliminar bacterias en el agua. En la desalinizacin de aguas salobres, los sistemas fotovoltaicos se utilizan para generar el proceso de smosis inversa. Industria.- Obtencin de metales como cobre, aluminio y plata, por electrlisis y la fabricacin de acumuladores electroqumicos. Para alimentacin de energa de artculos diversos: relojes, juguetes, calculadoras, Sistemas de Proteccin Catdicos.- El sistema consiste en proteger las estructuras de metal contra la corrosin. Es funcional para puentes, tuberas, edificios, estanques,


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perforaciones y lneas ferroviarias. La proteccin catdica se realiza mediante la aplicacin de un pequeo voltaje negativo a la estructura de metal y ste evita que se oxide o se manifieste corrosin. Sistemas de Proteccin Civil.- Equipos meteorolgicos, equipos sismolgicos, estaciones de gasolina, equipos de alarmas, lmparas de emergencia. Los sistemas fotovoltaicos en el mundo La produccin de celdas y mdulos fotovoltaicos ha crecido sustancialmente en los ltimos 25 aos. Considerando como base 1976, ao en el cual tan slo se producan a nivel mundial 320 KW, para el ao 2003, se tena un registro preliminar de 744 MW. Esto muestra una tasa de crecimiento media anual de 33%, crecimiento record que pocas veces es observable en el entorno econmico mundial, con respecto a otros productos. El mercado de esta produccin ha estado dominado por Estados Unidos, Japn y la Unin Europea. El comparativo de crecimiento de 1990 a 2003, de los bloques que dominan el mercado, se puede observar en la siguiente grfica.

Produccin Anual de Mdulos Fotovoltaicos en Estados Unidos Japn y Europa 1990-2003

050

100150200250300350400

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003

Estados Unidos Japn Europa

Prcticamente la produccin mundial se encuentra concentrada en 10 compaas. En el 2003, estas compaas generaron el 85% del total mundial (632 MW), en donde la empresa japonesa Sharp ocup el primer lugar en la participacin global, con 198 MW.

Principales productores de celdas y mdulos fotovoltaicos a nivel mundial (MW)

Compaa 1999 2000 2001 2002 2003 Sharp 30.00 50.40 75.02 123.07 198.00 Shell Solar 22.20 28.00 39.00 57.50 73.00 Kyocera 30.30 42.00 54.00 60.00 72.00 BP Solar 32.50 41.90 54.20 73.80 70.23


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RWE Schott(antes ASE) 10.00 14.00 23.00 29.50 42.00 Mitsubishi N/D 12.00 14.00 24.00 42.00 Isofoton 6.10 9.50 18.02 27.35 35.20 Sanyo 13.00 17.00 19.00 35.00 35.00 Q-Cell ---- ---- ---- ---- 28.00 Photowatt 10.00 14.00 14.00 17.00 20.00 Astropower 12.00 18.00 26.00 29.70 17.00 Subtotal 166.10 246.80 336.24 476.92 632.43 Las dems empresas 35.20 40.85 54.26 84.85 111.65 Total Mundial 201.30 287.65 390.50 561.77 744.08

Fuente: PV Market Up Date by Paul Maycock Se estima que en el mismo ao, alrededor de 365 MW producidos fueron destinados a usos de SF conectados a la red para uso residencial y comercial, esto es, cerca del 49% del total mundial producido. Los Sistemas Fotovoltaicos en Mxico La potencialidad del recurso solar de nuestro pas es de una gran magnitud. Anualmente se recibe una cantidad de radiacin solar superior a la de muchos pases del mundo. Mxico se localiza en el denominado cinturn de mxima irradiacin global, el que se ubica entre las latitudes 30 Norte y 30 Sur. Prcticamente esta irradiacin solar, se encuentra distribuida en todo el territorio nacional. Algunas regiones del norte del pas (Sonora y Baja California) tienen el promedio de radiacin solar ms alto del planeta. La Ciudad de Mxico es una de las cinco ciudades en el mundo que recibe anualmente mayor cantidad de radiacin solar. La irradiacin media anual en nuestro pas, es del orden de los 5 kWh/m2-da. Entre 1965 y 1967 se inician en Mxico las aplicaciones de celdas solares fotovoltaicas, siendo el pionero en investigacin y desarrollo el Departamento de Ingeniera Elctrica del Centro de Investigacin y de Estudios Avanzados del Instituto Politcnico Nacional (CINVESTAV), el cual desarroll en los aos setenta una pequea planta piloto para producir fotoceldas que permitieron proveer de energa elctrica a un nmero importante de aulas del sistema nacional de telesecundarias. En los aos ochenta las empresas privadas comienzan a incursionar en el mercado de fotovoltaicos, dentro de aplicaciones como sistemas de iluminacin, bombeo de agua y de radiocomunicacin en las zonas rurales no electrificadas. Entre 1981 y 1984 el Instituto Nacional Indigenista (INI) en cooperacin con el CINVESTAV instalan SF en 153 comunidades rurales para la iluminacin de albergues infantiles. En 1982, el Instituto Mexicano del Seguro Social (IMSS), adquiere 400 SF para clnicas rurales y su aplicacin en refrigeracin de medicamentos.


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Entre 1991 y 1996 el Programa Nacional de Solidaridad (PRONASOL) realiza un proyecto de servicios de electrificacin a comunidades rurales mediante este tipo de sistemas, con el fin de elevar su calidad de vida, dirigido a comunidades de menos de 100 habitantes, alejadas a ms de un kilmetro de la red elctrica tradicional. Para finales de 1994, se haban apoyado con este tipo de sistemas cerca de 28,000 viviendas, 12,000 telfonos rurales, as como 600 clnicas de salud. Entre 1994 y 1999, a travs de trabajos conjuntos entre los Laboratorios Nacionales SANDIA de los Estados Unidos y el Fideicomiso de Riesgo Compartido (FIRCO), se apoy la instalacin de 195 mdulos fotovoltaicos demostrativos, en unidades productivas agropecuarias de diferentes estados del pas. En virtud de los buenos resultados obtenidos en este Programa, a partir del ao 2000 se implementa el Proyecto de Energa Renovable para la Agricultura (PERA), que oper hasta mediados del 2006, mediante el cual se instalaron 1,545 sistemas demostrativos en 28 estados del pas, para aplicaciones productivas en el sector agropecuario. En el 2004 se anunci la posibilidad de llevar a cabo un programa de electrificacin rural con fondos provenientes del Banco Mundial, a fin de llevar a 50 mil viviendas del pas los servicios bsicos de energa elctrica a travs de los SF. Este proyecto es de gran inters, dado que se enmarca dentro de una coordinacin interinstitucional que involucra instancias como la SENER, SEDESOL, CFE, entre otros, el cual se encuentra en proceso de instrumentacin. Conviene sealar que en Mxico no hay produccin de celdas solares, con tecnologa desarrollada localmente. La industria de nuestro pas solo se ha dedicado a fabricar algunos dispositivos, como bateras, lmparas y controladores de carga para los SF. Esto es, la parte principal de los SF, que son las celdas y mdulos fotovoltaicos, e inclusive los inversores, son importados de otros pases. En aos recientes, algunas empresas extranjeras productoras de celdas y mdulos fotovoltaicos se han establecido en Mxico. En el 2005, la empresa japonesa Sanyo abri una planta ensambladora de mdulos fotovoltaicos en Tijuana, cuya lnea de produccin ser de 10 MW anuales. Tambin en Tijuana, en ese ao fue inaugurada una maquiladora de mdulos fotovoltaicos, perteneciente a la empresa japonesa Kyocera, con la cual se pretende duplicar la produccin mundial de dicha compaa para llegar a un nivel de capacidad instalada de 240 MW al ao. El objetivo de la empresa, que trabaja desde noviembre del 2005, es atender fundamentalmente el mercado de SF comerciales y residenciales en el estado de California, Estados Unidos. La maquiladora tendr una capacidad anual de 36 MW, suficientes para producir SF de 3.5 KW para ms de 10 mil hogares al ao. En los ltimos 10 aos, el crecimiento en la instalacin de los sistemas fotovoltaicos en Mxico, ha sido en promedio de 1 MW al ao. La capacidad instalada acumulada en el 2004 alcanz los 18.2 MW; reflejando una TCMA de orden del 10%. La mayora de los


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sistemas que se han instalado son bsicamente del tipo aislado (autnomo), y sus principales aplicaciones han sido electrificacin rural, bombeo de agua y telecomunicaciones. La electrificacin rural es la aplicacin ms importante, seguida del bombeo de agua

Porcentaje de participacin en aplicaciones de SF en el 2004

Electrificacin Rural54%

Telecomunicaciones, aplicaciones en plantas petroleras y proteccin

catdica15%

Bombeo de agua29%

Otras aplicaciones2%

Fuente: IEA PVPS

A continuacin se describen las principales aplicaciones de la energa solar fotovoltaica en las actividades agropecuarias, stas incluyen el bombeo de agua, la refrigeracin solar, la electrificacin a nivel rural, y la electrificacin de cercos ganaderos, principalmente.

Bombeo de Agua Antecedentes de la Tecnologa Las aplicaciones fotovoltaicas se han encaminado hacia la solucin de problemas energticos en lugares apartados de la red, o en sitios en donde la inversin costo-beneficio es justificable. En el caso del sector agropecuario, destacan las aplicaciones para el bombeo de agua, cercos elctricos, ventilacin, molienda de granos y refrigeracin para conservacin de alimentos, entre otras. En particular, el bombeo de agua es una de las aplicaciones con mayores beneficios, al proporcionar un abastecimiento constante del vital liquido.


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El agua es el elemento primordial para la vida animal y vegetal, por lo que las actividades agropecuarias dependen del agua, y su desarrollo se encuentra limitado por la disponibilidad del recurso hdrico tanto en cantidad como en calidad. El bombeo de agua es factible aplicando la tecnologa disponible para la generacin de energa elctrica por medio de fuentes renovables. El objetivo principal es el suministro de agua suficiente y oportuna, incluso durante las temporadas de estiaje. La fuente de energa renovable ms utilizada para el bombeo de agua es la energa solar fotovoltaica, pero tambin se puede utilizar la energa elica, e incluso sistemas hbridos. En las explotaciones ganaderas, la capacidad de programar la utilizacin del agua con fines de abrevadero para los animales hace ms eficiente el uso de los recursos de suelo y vegetacin, permitiendo realizar un manejo ms adecuado y sustentable de los mismos. Pero aunado a ello, la posibilidad de utilizar los excedentes del vital lquido permite a los beneficiarios el desarrollo de otras alternativas productivas como el cultivo de flores y hortalizas en invernadero, o el riego de rboles frutales, entre otros. Principales aplicaciones del bombeo de agua Suministrar agua suficiente, limpia y fresca para abrevar al ganado, permitiendo

establecer programas de rotacin de potreros y de manejo del ganado y as contar con animales sanos.

Establecer pequeas reas de riego de hasta tres hectreas, con cultivos forrajeros que complementen la alimentacin del ganado.

Regar huertos familiares para la produccin de hortalizas o rboles frutales, cuyos frutos se pueden comercializar localmente.

Abastecer de agua a invernaderos con cultivos de hortalizas, flores u otros productos de alta rentabilidad.

Satisfacer las necesidades domsticas. Proyecto Para realizar un sistema de bombeo con energa renovable, se requiere que en la unidad productiva exista una fuente de suministro de agua suficiente. Puede ser un pozo, una noria, un manantial o alguna otra fuente de agua superficial con bajos niveles de arena o partculas que puedan daar el sistema. Para determinar las necesidades de agua deben de tomarse en cuenta las variaciones de las fuentes de agua durante las diferentes pocas del ao, el anlisis de las horas sol en el lugar, as como la especie del ganado por abrevar o de las parcelas por regar. Es importante establecer el destino del agua bombeada para definir un conveniente arreglo fotovoltaico. Es decir, el dimensionamiento del sistema y la seleccin de los componentes estn de acuerdo con la demanda y la carga dinmica total por satisfacer.


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No todas las unidades productivas son iguales, por lo que cada sistema fotovoltaico deber ajustarse a la localizacin geogrfica, a la fuente de suministro de agua y a las necesidades de agua de cada comunidad. Es decir, cada proyecto es como un traje a la medida, el cual deber dimensionarse para obtener la cantidad de agua requerida y reducir en lo posible el monto de la inversin. Para el buen funcionamiento del arreglo fotovoltaico, debe instalarse en un sitio libre de elementos que le proyecten sombra y cercano al pozo o fuente de abastecimiento, as se requerir un sistema menor y por lo tanto, ms econmico. Los mdulos solares generan electricidad incluso en das nublados o de baja intensidad de la luz solar, aunque en tal caso, la energa generada disminuye y por lo tanto, el volumen de agua bombeada es menor. Ventajas Un sistema o arreglo fotovoltaico para el bombeo de agua ofrece grandes ventajas sobre un sistema tradicional: Son Durables. La vida til mnima es de 20 aos, mientras que una bomba de

gasolina dura mximo dos aos en buenas condiciones. Son Confiables. No contienen partes mecnicas que se desgasten, su

funcionamiento es sencillo y sus componentes son muy slidos. Son Econmicos. A pesar de su alto costo inicial, la inversin se recupera en el

corto o mediano plazo, al no tener costos de operacin asociados a la tecnologa. Son Verstiles. Los sistemas son modulares y se pueden adecuar a la capacidad

especfica para cada aplicacin. Son Automticos. Se encienden por s solos al amanecer y se apagan al atardecer. Son Ecolgicos. No generan residuo alguno que contamine la atmsfera. Componentes Es importante elegir los componentes adecuados para la aplicacin especfica del sistema de bombeo de agua. Igual de trascendente es la eleccin correcta del proveedor; se debe verificar que est certificado, que extienda las suficientes garantas y que ofrezca el adecuado respaldo tcnico al consumidor. El sistema consta de los siguientes componentes: Los Mdulos Solares. Estn compuestos por una serie de celdas solares

fabricadas con materiales semiconductores, que captan la luz solar y la transforman en corriente elctrica directa de baja tensin. Generalmente se requiere de un soporte o estructura para colocar adecuadamente los mdulos solares.

El Controlador e Inversor. La energa generada por los mdulos solares es enviada hacia un dispositivo electrnico llamado inversor, el cual convierte la corriente elctrica directa a corriente alterna y con el voltaje que requiere la bomba para trabajar adecuadamente. Este dispositivo tambin contiene el controlador,


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encargado de operar automticamente el funcionamiento de la bomba y de protegerla de las variaciones de voltaje.

La Bomba. Generalmente la bomba es centrfuga, las hay superficiales o sumergibles, operan con motor elctrico y estn diseadas para funcionar con la energa que les enva el controlador.

El Tanque de Almacenamiento de Agua. Debido a que la bomba slo trabaja cuando hay luz solar, es necesario un tanque de almacenamiento de agua para contar con ella cuando se requiera. Se recomienda colocar el tanque cerca del arreglo fotovoltaico y en un lugar elevado de manera que permita la distribucin por gravedad. Lo ms conveniente es poder almacenar el agua equivalente para tres das de consumo normal.

La Red de Distribucin de Agua. Este componente depende del tipo de consumo al que se destine el agua. Generalmente funciona por gravedad y est compuesto por redes de tuberas y vlvulas de PVC que conducen el agua al lugar al lugar de consumo, al abrevadero o al sistema de riego.

El Sistema de Proteccin. Se recomienda instalar un sistema de proteccin al arreglo fotovoltaico mediante algn tipo de cerca. Esto evita que personas o animales puedan entrar y daen los mdulos solares.

El Mecanismo de Rastreo. Es un componente opcional que puede incrementar hasta un 30% la extraccin de agua. Consiste en un mecanismo que mueve los mdulos solares y los orienta hacia el sol, segn la hora del da y poca del ao, con el fin de captar perpendicularmente los rayos solares y obtener as ms energa.

El Almacenamiento de Energa. Otro componente opcional que consiste en conectar al sistema fotovoltaico una serie de bateras, las cuales acumulan la energa elctrica y la mantienen disponible para cuando se requiera, sin importar la hora del da, ni la intensidad de los rayos solares. Este sistema es utilizado slo en algunas aplicaciones muy especiales, no es indispensable para el bombeo de agua.

Operacin y Mantenimiento


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Los arreglos fotovoltaicos para el bombeo de agua son sistemas sencillos, de fcil operacin y que demandan poco mantenimiento. El sistema no requiere ajustes manuales porque se enciende automticamente al salir el sol, la bomba funciona de acuerdo a lo que le indica el controlador y se apaga por s misma al atardecer, cuando el sol se oculta. Debido a que no cuenta con partes mecnicas y no consumir combustibles o lubricantes, el mantenimiento del sistema se simplifica a su mnima expresin. nicamente se requiere la limpieza exterior de los mdulos solares cada dos o tres meses, cuando se aprecie a simple vista una capa de polvo. Debe utilizarse un trapo seco y si es necesario utilizar una fibra de plstico para retirar la suciedad adherida a los mdulos. Se recomienda realizar el mantenimiento al atardecer o muy temprano por la maana cuando no haya sol, pues los mdulos se calientan mucho con su presencia. No se debe de utilizar agua para limpiar los mdulos solares porque se corre el riesgo de recibir una descarga elctrica; tampoco se debe de recargar, apoyar o subir sobre la estructura o soporte de los mdulos porque se pueden doblar o romper. Inversin Los sistemas de bombeo mediante energa solar requieren de una alta inversin inicial; sin embargo, la ampliacin de las posibilidades productivas, sus bajos costos de mantenimiento y operacin, as como una vida til ms prolongada, permiten su amortizacin a corto o mediano plazo. Existen otros beneficios adicionales asociados al uso de sistemas fotovoltaicos de bombeo. Uno de ellos es el tiempo y los recursos ahorrados por el productor, pues no requieren mano de obra para el encendido del equipo, ni para el acarreo y suministro de combustibles y lubricantes; as se genera un ahorro de tiempo que puede ser utilizado para la realizacin de otras actividades en un rancho. El costo de cada sistema depende de su capacidad y tamao. El volumen de agua requerido, as como la distancia y altura a la que hay que bombearla, determinan el tamao del sistema y por lo tanto el monto de la inversin. En la siguiente tabla se expresan los costos aproximados para los sistemas de bombeo de agua con energa fotovoltaica en Mxico, dependiendo del volumen de agua bombeado en litros y de la carga dinmica total expresada en metros. Por ejemplo, para un rancho que requiere 8,000 litros diarios de agua y la carga dinmica total es de 15 metros, el costo aproximado del sistema ser de 69,100 pesos.


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Costos aproximados para los sistemas de bombeo fotovoltaico de agua en Mxico (pesos):

Beneficios por la Utilizacin de los Sistemas de Bombeo Entre los beneficios obtenidos de esta aplicacin se puede mencionar, en el caso de los predios ganaderos, el mejor manejo y rotacin de los potreros, ya que en ausencia de los sistemas, el ganado tiene que ser trasladado hasta los cuerpos proveedores de


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agua; o en su caso extraer el agua y trasladarla con el uso de motobombas operadas con combustible tradicionales, con el consecuente impacto en sus costos de operacin. En otras ocasiones, el ganado es abrevado en aguajes o jageyes, en cuyo caso se corren riesgos de contaminacin del agua que bebe el ganado. La instalacin de los sistemas fotovoltaicos permite ahorrar costos en combustibles, as como mejorar el aprovechamiento de agua mediante el uso de bebederos y piletas. De forma especfica se considera que la ganadera bovina de doble propsito es la actividad pecuaria con mayores beneficios, en la cual el consumo de agua es un factor importante para la produccin de leche. Es posible diversificar las opciones productivas gracias a estos equipos, por ejemplo con su aprovechamiento para mejorar las prcticas de acuacultura, en las granjas pisccolas, como es el caso de la produccin de la tilapia. En su otra vertiente de aplicacin, la de riego en pequeas superficies, se aprovecha el uso del agua para el riego de hortalizas, frutales, forrajes; en algunos casos elevando su eficiencia productiva mediante cultivos en invernaderos. En muchas comunidades, por encontrarse alejadas de la red elctrica, la extraccin de agua se hace de manera tradicional, en forma manual o con el empleo de animales de trabajo, actividad en la que la participacin de la mujer es muy importante, por lo que la utilizacin de estos sistemas permite aliviar las cargas asignadas a las mujeres, permitindoles dedicar ese tiempo, tanto en otras actividades dentro de la unidad productiva, como algunas relacionadas con el bienestar, la atencin y la convivencia familiar. En aquellos otros lugares en donde las unidades productivas cuentan con equipos que utilizan combustibles como la gasolina o el diesel para la extraccin de agua, la instalacin de los sistemas origina ahorros importantes en los costos de la obtencin del vital lquido. Los sistemas han generado una dinmica en donde los beneficiarios han aprovechado la oportunidad para instalar baos con regadera, tinacos para almacenamiento, sanitarios de taza, conexiones para cocinas y lavandera; lo que ha derivado en mejores condiciones sanitarias de los usuarios. Ejemplos de proyectos exitosos de bombeo fotovoltaico. En relacin con las experiencias obtenidas por el Fideicomiso de Riesgo Compartido en el desarrollo de proyectos productivos en los que se ha incorporado el bombeo de agua con energa fotovoltaica, se tienen resultados positivos de la posibilidad de disponer de agua para las necesidades del predio.


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Por ejemplo, en Chiapas, la unidad El Encanto de Santa Rosa, cuya actividad es la produccin de ganado bovino de doble propsito, con venta de la leche a queseros y de toretes a puerta de corral, que ha incrementado en un 25% la produccin diaria por vaca, adems de haber reducido la prdida de peso en su hato, ocasionada por el movimiento del ganado para poder suministrarles el agua. En Colima, las mujeres particularmente han obtenido beneficios de esta tecnologa, ya que se han desarrollado proyectos en las unidades de Las Cuatas, Granja los Caballos y El Manguito, que son representados y operados por mujeres emprendedoras. Tal es el caso del proyecto El Manguito, en donde la mujer encargada, tena que extraer el agua con motobomba de gasolina para abrevar su ganado; ahora obtiene considerables ahorros por no consumir combustible, aunado al de la mano de obra para el manejo del bombeo. Se han incrementado sus ndices productivos en la engorda de su ganado y cuenta con riego presurizado para auxiliar el agave tequilero que produce.

El proyecto Las Cuatas, cuenta con una produccin de 45,000 flores de alcatraz con malla sombra, y riego por goteo para el cultivo

de lima. El proyecto Granja los Caballos, cuenta con el agua suficiente, mediante riego por goteo, para abastecer el rea de 1.6 has de cultivo de guayaba, naranja y durazno entre otros, obteniendo una produccin de 4.8 toneladas de guayaba y 1 tonelada de naranja. Ha tenido ahorros considerables en combustibles al no tener que usar ms la motobomba de gasolina. Es digno de mencionarse el que ha implementado una pequea planta para industrializar la guayaba en la elaboracin de dulce, mejorando sus ingresos con este valor agregado. En lo general, todos los beneficios van en el sentido del mejoramiento en la calidad de vida del propietario del rancho y su familia, puesto que al tener incremento en la produccin, se traduce en mayores ingresos. Este es el caso de Michoacn, en donde las esposas de los propietarios de los ranchos, ahora tienen agua directamente en su vivienda; con lo que se soluciona el problema de ir por agua hasta la fuente de abastecimiento para las labores del hogar y para lavar la ropa, que en la mayora de los casos se realizaba en cubetas cargadas a mano. Del mismo modo, pero en menor nmero de casos, se tenia el problema del acarreo del agua por las nias; y el de llevar al ganado a beber agua arrendolo, en el caso de los nios. Con este sistema, ya los menores no desempean dichos trabajos, y se abre la oportunidad de que puedan asistir de manera regular a la escuela.


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En Oaxaca, como parte de los impactos sociales, es de resaltar la participacin de las mujeres campesinas en las actividades agropecuarias, como es la produccin de forraje verde hidropnico de la Mixteca, en donde 45 socias comercializan cabrito y queso de cabra, como un ejemplo de organizacin y voluntad para producir por arriba de los promedios productivos de la regin. En el caso especfico del proyecto El Salinero, del Municipio de Guadalupe Ramrez, el uso del sistema fotovoltaico se utiliza en la produccin de forraje verde hidropnico, con el cual se alimentan alrededor de 240 cabras, que a su vez producen cabrito y leche (para cajeta), cuyo mercado son los estados del norte del pas. En las zonas ridas y semiridas de San Lus Potos, la extraccin de agua mediante la utilizacin de sistemas fotovoltaicos ha beneficiado a las mujeres campesinas como es el caso del proyecto instalado en la comunidad de Los Charcos, Municipio de Charcas, en donde un grupo de 10 mujeres, utiliza el riego en microtneles para produccin de nopal verdura. En Veracruz hay un cambio en la forma de vida de los productores al poseer un sistema automtico para el suministro de agua, ya que cuentan con mayor tiempo para dedicarlo a otras actividades, as como una mayor tranquilidad ante la escasez del agua. La intervencin de las mujeres en la puesta en marcha de estos proyectos fue importante. De 92 proyectos productivos, en 16 mdulos demostrativos participan productoras agropecuarias. En el Sureste, en el Rancho Balun Canan, ubicado en el Municipio de Kanasn, Yucatn, se realizan primordialmente actividades agrcolas y como segunda opcin, ganaderas. Aqu se cultiva tomate y chile habanero, adems de contar con algunos rboles frutales. El sistema fotovoltaico ha permitido tener un ahorro en el consumo de combustible para la extraccin de agua, la cual se realizaba con una motobomba accionada con gasolina. Su actividad agrcola le ha permitido obtener recursos para el sostenimiento familiar. Actualmente cultiva tomate guaje en una superficie de 1 hectrea. Cuando se termina el ciclo de tomate, se cultiva chile habanero, donde se obtiene una produccin cercana a las 12 toneladas.

Refrigeracin Solar La demanda creciente de alimentos por parte de la poblacin ha hecho necesario que existan cada vez ms mecanismos de conservacin de los productos, particularmente en lo que se refiere a alimentos perecederos.

Produccin de forraje verde


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Dentro de los mecanismos de conservacin, el principal es el de la refrigeracin de los productos. Sin refrigeracin, el mercado de alimentos se enfrenta a la disyuntiva de vender los productos de manera rpida o verse afectado por la prdida derivada de su descomposicin. En el caso de los sectores agropecuario y pesquero, en los cuales se generan los alimentos perecederos, es en donde ms se requiere de sistemas de refrigeracin. Estos sistemas requieren de energa para su funcionamiento, principalmente energa elctrica. Pero cuando la unidad productiva en la que se generan los alimentos se encuentra alejada de la red elctrica tradicional, se presenta el problema de la conservacin de los productos. Ante esta situacin las fuentes de energa renovable son una alternativa para la solucin del problema. Con energa renovable, principalmente solar, es posible accionar refrigeradores e incluso congeladores. Existen grandes posibilidades de aplicar exitosamente la tecnologa de refrigeracin y congelamiento solar en proyectos agropecuarios, aunque cabe aclarar que la tecnologa desarrollada para este fin se encuentra todava en su fase de maduracin. Las aplicaciones estn encaminadas a la conservacin confiable de los productos durante el tiempo que transcurre entre la cosecha y su comercializacin. Tal es el caso de productos agrcolas altamente rentables, o bien, del enfriamiento de leche. Existen sistemas fotovoltaicos que dotan de energa elctrica continua y suficiente para el funcionamiento de refrigeradores y congeladores solares. Esta tecnologa es utilizada principalmente para productos como pescados y mariscos, que requieren ser congelados inmediatamente para su arribo a los mercados de consumo. El sistema de refrigeracin es por compresin de vapor y el motor del compresor es de corriente continua, sin escobillas y funciona con 12 o 24 voltios. Cuenta con un sistema de baja escarcha en el congelador y el aislamiento tanto exterior como interior es grueso y optimizado para la operacin solar.

Los sistemas de congelamiento pueden alcanzar temperaturas de 7 a 12C, el compresor necesita trabajar ms y durante mayor tiempo; por lo tanto, los equipos necesitan utilizar bateras como fuente de respaldo y de apoyo durante la noche. Los equipos, trabajan fuera de la red de energa elctrica y requieren entre 300 y 400 watts de potencia, que son proporcionados por medio de paneles solares. En das nublados, el aislante trmico interno puede mantener los productos fros durante 2 das, incluso en

climas tropicales. La insolacin promedio mensual mnima considerada para su funcionamiento es de 4 horas de sol por da.


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Se requiere de la construccin de una estructura de proteccin o cobertizo, que le permita estar aislado del medio ambiente y de los rayos solares. Proyecto Es necesario determinar la capacidad del sistema para elegir el tamao y los componentes adecuados. Como cualquier otro sistema de energa solar, los equipos deben dimensionarse de acuerdo a los requisitos especficos del proyecto definidos por el agroproductor. Los aparatos refrigeradores o congeladores deben de protegerse del medio ambiente y del calor del sol para lograr una mejor eficiencia en el proceso de enfriamiento. Componentes Los componentes de un sistema de refrigeracin solar son: mdulos solares fotovoltaicos, soportes, controlador, un banco de bateras y el aparato refrigerador o congelador, el cual puede variar de 4 a 8 pies cbicos de capacidad. La insolacin promedio diaria mnima requerida para su funcionamiento es de cuatro horas. Es indispensable el uso de bancos de bateras; stos otorgan la energa suficiente para que el compresor de velocidad variable pueda funcionar durante todo el da para los congeladores que mantienen la temperatura entre 7 y 12C, al igual que para los refrigeradores de mayor capacidad (8 pies cbicos). Inversin La posibilidad de comercializar oportunamente los productos justifica la inversin inicial del sistema, la cual es de aproximadamente 45,000 pesos por equipo. Al aumentar la calidad, frescura e higiene en los productos lcteos, pesqueros o pecuarios, se incrementa tambin su precio en el mercado. Cuando la produccin no est debidamente preservada, la mercanca se vende a bajo precio y las utilidades disminuyen. Beneficios por la utilizacin de Refrigeradores Solares Se pueden citar ejemplos de las ventajas de la utilizacin de refrigeradores solares para los productores alejados de la red convencional de energa elctrica. Uno de ellos es el caso de un grupo de seis mujeres y tres hombres, cuya principal actividad es la produccin de quesos, ubicados en Barranca de Milpillas, Municipio de Jess Mara, en el estado de Aguascalientes; en donde han aprovechado los beneficios de la energa fotovoltaica tanto en el bombeo de agua como en la refrigeracin de productos lcteos. El sistema en que se desarrolla esta actividad es el de produccin intensiva de ganadera bovina; y en donde los sistemas fotovoltaicos, han incidido tanto en la mejora


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de sus parmetros productivos dentro de su sistema de explotacin, como en el mejoramiento de la comercializacin de los productos perecederos. En otro caso, en el estado de Baja California Sur, algunos productores instalaron refrigeradores solares, con lo que han obtenido un ingreso adicional por la venta de quesos; anteriormente se vean obligados a vender diariamente su producto a compradores a bajo precio, ya que les era incosteable salir diariamente hasta la ciudad a ofertar su producto, a un mejor precio. Con la instalacin de refrigeradores solares pueden guardar su produccin hasta una semana. Ejemplo de Proyectos Exitosos El Sanjn Grupo Ecosta Yutucui En la localidad de Sanjn, Municipio de Tututepec de Melchor Ocampo, Oaxaca, se localiza el proyecto del mismo nombre, en donde se realiza la explotacin de mojarra en un estanque construido por el grupo; para estos productores los refrigeradores solares ayudan a conservar el producto en buen estado para su comercializacin. La red elctrica se encuentra a 1.5 Km del sitio, por lo que el uso de esta tecnologa es la solucin a sus necesidades. Esta aplicacin ha sustituido el uso de barras de hielo para la conservacin del pescado, beneficiando a 10 familias de productores. Aqu tambin se desarrolla, por parte del grupo, un proyecto ecoturstico para la reproduccin de iguana y de otras especies en peligro de extincin; dentro del cual se ofrecen los servicios de hospedaje y recorridos en la regin, como una opcin de turismo alternativo a los que visitan las playas de Puerto Escondido. Los equipos instalados son 2 congeladores Solux con capacidad de 0.5 m3. Cada congelador cuenta con una capacidad de 250 Kg. El arreglo solar es de 225 a 300 watts, y cuenta con 4 bateras de NIHM de 75 amperes cada una.


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Como resultado de la instalacin de los sistemas, el ingreso de estos productores se ha incrementado debido a la reduccin en la compra de hielo, transporte y almacenamiento. El periodo de almacenamiento con la utilizacin de los equipos es de 3 das en promedio. Anteriormente se adquiran 17 barras de hielo de 50 kg. al mes, los cuales provenan de la cabecera municipal, con un costo total de $1,190.00 ($70.00 c.u.). El costo anual era de $14,280.00, lo cual se transform en ahorro con la utilizacin de los refrigeradores.

Electrificacin Rural La electrificacin es una de las aplicaciones de la energa renovable, principalmente con energa solar, que ofrece un mayor abanico de posibilidades en su utilizacin para actividades agropecuarias productivas. Actualmente, gracias a los sistemas fotovoltaicos, ya es posible contar con el fluido elctrico en comunidades alejadas de la red de distribucin de la Comisin Federal de Electricidad. Ahora, los agroproductores que utilizan energa renovable ya no deben de caminar decenas de kilmetros para adquirir el combustible y los insumos que requiere una planta convencional generadora de energa elctrica, ni deben de invertir tiempo y recursos para su operacin y mantenimiento. Los mbitos de aplicacin van desde la electrificacin de cercas ganaderas, hasta la puesta en marcha de pequeas industrias manufactureras. Tambin, en este mbito, adquiere relevancia la utilizacin de energa renovable para el desarrollo de programas de asistencia social, de alumbrado pblico y de educacin, entre otros. Principales aplicaciones de la electrificacin rural:

Alumbrado pblico municipal. Centros de desarrollo comunitario. Telesecundarias y escuelas. Dispensarios mdicos. Refrigeracin y congelacin solar.


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Telefona rural y telecomunicacioes. Manufactura y procesos productivos.

Proyecto Es necesario determinar la finalidad de la electrificacin para elegir el sistema ms conveniente, es decir, para que el tamao y los componentes sean los adecuados a la carga elctrica demandada. Tambin en esta aplicacin, la fuente de energa renovable ms recomendada es la energa solar fotovoltaica. Para el buen funcionamiento del arreglo fotovoltaico, debe colocarse en un sitio libre de elementos que le proyecten sombra y cercano al lugar de consumo. La electrificacin se realiza por medio de arreglos fotovoltaicos, los cuales pueden ser modulares y se disean conforme al tamao necesario para generar la energa que demanda la aplicacin. La energa que se obtiene durante el da puede acumularse mediante un sistema de almacenamiento compuesto por bateras especiales de alta eficiencia y durabilidad, denominadas de ciclo profundo. Existen en el mercado diferentes modelos prediseados de sistemas solares, sin embargo, se recomienda siempre realizar el proyecto especfico para cada una de las necesidades. Los sistemas de esta naturaleza pueden ser autnomos, confiables, simples y fciles de instalar. Componentes Es fundamental asegurar que el proveedor del sistema de energa solar sea confiable, para que suministre equipos de calidad, realice la instalacin correctamente, extienda las garantas necesarias y ofrezca el respaldo tcnico al usuario. El sistema consta de los siguientes componentes: Los Mdulos Solares. Estn compuestos por una serie de celdas solares que

captan la luz solar y la transforman en corriente elctrica directa de baja tensin. El Controlador. Es el cerebro del sistema ya que lo conecta o desconecta de

acuerdo con la carga acumulada en las bateras, adems protege a los mdulos solares y a los acumuladores de sobrecargas.

El Inversor. Convierte la corriente elctrica directa de 12, 24 o 48 voltios generada por los mdulos solares a corriente alterna de 127 voltios.

El Sistema de Almacenamiento de Energa. Se utilizan bateras o acumuladores que acumulan la energa elctrica y la mantienen disponible para cuando se requiera, sin importar la hora del da, ni la intensidad de los rayos solares. Se recomiendan bateras de descarga profunda o lenta, que son ms eficientes y duraderas que los acumuladores del tipo automotriz.

El Sistema de Tierra Fsica. Como cualquier sistema elctrico, el sistema fotovoltaico tambin se debe conectar a una tierra fsica con el fin de proteger a los usuarios y los equipos.


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El Sistema de Proteccin. Para evitar el vandalismo y que personas o animales puedan daar los mdulos solares, se recomienda instalar un sistema de proteccin al arreglo fotovoltaico mediante algn tipo de cerca.

Operacin y Mantenimiento Los arreglos fotovoltaicos son sistemas sencillos, de fcil operacin y que demandan poco mantenimiento, sin embargo, cada dos o tres meses, se requiere la limpieza exterior de los mdulos solares con un trapo seco. Debe hacerse una revisin peridica del sistema, para comprobar que las conexiones y componentes estn en buen estado y para verificar el funcionamiento de los acumuladores, que tienen una vida til de entre tres y cuatro aos. stos se cambian cuando se daan pues pueden afectar la efectividad del resto del sistema. Inversin Al igual que los sistemas para bombeo de agua, los sistemas de electrificacin rural requieren de una alta inversin inicial, sin embargo, la ampliacin de las posibilidades productivas, los beneficios sociales y sus bajos costos de mantenimiento y operacin, as como una vida til ms prolongada, permiten su amortizacin a corto o mediano plazo. El costo de cada sistema depende de su capacidad y tamao, a mayor demanda de fluido elctrico corresponde un sistema mayor. En la siguiente tabla se expresan como ejemplo los costos aproximados para los sistemas de alumbrado pblico con energa fotovoltaica.

Costos aproximados para los sistemas de iluminacin fotovoltaica rural en Mxico:

Electrificacin Rural Domstica La finalidad de hacer eficientes los procesos productivos de la poblacin rural es lograr bienestar y confort en su vida cotidiana. En este sentido, las energas renovables tambin ofrecen la posibilidad de utilizar mltiples aparatos domsticos que procuran un mejor nivel de vida en los hogares rurales.


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Tambin es posible disponer de corriente elctrica para iluminacin durante la noche debido a que la energa que se genera durante el da se puede almacenar, utilizando acumuladores de alta eficiencia y durabilidad. Proyecto Al igual que para la electrificacin para agroproductores, en los sistemas domsticos tambin se utilizan mdulos fotovoltaicos, cuyo tamao depender de las necesidades especficas para cada caso. Se recomienda localizar el arreglo fotovoltaico junto o sobre la vivienda rural para evitar que sea vctima del vandalismo y que est libre de elementos que le proyecten sombra. Componentes Los componentes de un sistema de electrificacin domstica son similares a los requeridos para la electrificacin rural. La diferencia es que para el funcionamiento del sistema domstico, los componentes son de menor capacidad. Para la iluminacin domstica, se utilizan luminarias de 9 13 watts, de alto rendimiento y ahorradoras de energa, para corriente directa de 12 voltios. Operacin y Mantenimiento El sistema acumula energa durante el da y la almacena en bateras, de tal manera que el fluido elctrico est disponible para la vivienda a cualquier hora del da. El mantenimiento es mnimo y consiste en la limpieza y revisin peridica del sistema. Inversin Los sistemas de electrificacin rural requieren de una alta inversin inicial, sin embargo, el beneficio social y los bajos costos de mantenimiento y operacin, as como una vida til ms prolongada, permiten su rpida amortizacin. El costo de cada sistema depende de su capacidad y tamao. En la siguiente tabla se presentan los costos aproximados para los sistemas de iluminacin y electrificacin domstica rural con energa fotovoltaica, dependiendo de las lmparas y aparatos domsticos por utilizar, as como el tiempo de uso.


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Costos aproximados para los sistemas de electrificacin fotovoltaica rural en Mxico:

Electrificacin de Cercas La aplicacin de la energa renovable ofrece tambin, a travs del cercado elctrico, alternativas para establecer un plan de manejo de ganado mediante la conveniente rotacin de potreros, aprovechando racionalmente los pastizales disponibles en la comunidad, realizando una adecuada divisin interna en los potreros. La energa fotovoltaica nos proporciona la posibilidad de construir cercas electrificadas para confinar al ganado, y nos brinda los consecuentes beneficios que conlleva su utilizacin. Los sistemas son fciles de construir, tienen una larga vida til, son simples, flexibles y econmicos porque requieren menos material y mano de obra que los sistemas convencionales de alambre de pas, los cuales, adems, ocasionan daos fsicos a los animales. Proyecto Es importante contar con la asesora de un tcnico especialista, para que la divisin de potreros se haga de acuerdo con las condiciones del pastizal. Debe realizarse un proyecto integral que contemple tanto la electrificacin de cercos como la localizacin de los abrevaderos para el ganado. La tecnologa consiste en electrificar uno o ms alambres lisos en las cercas fijas, para disuadir al ganado de traspasarlas. A los alambres se les suministran impulsos elctricos producidos por un circuito pulsador que amplifica la carga hasta 2,000 voltios de corriente directa por varios milisegundos, lo que provoca un choque elctrico a los animales cuando tocan los alambres. El ganado aprende rpidamente esta situacin y respeta el confinamiento deseado. Existen dos sistemas para la electrificacin de cercas de acuerdo con la conductividad del suelo de la comunidad. Para suelos hmedos se emplea el retorno directo a tierra, que funciona con un solo alambre. Para suelos secos se utiliza el sistema de retorno


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indirecto a tierra, que tiene el inconveniente de requerir como mnimo dos alambres en la cerca: uno con corriente y otro de tierra. Los sistemas varan de tamao y capacidad de acuerdo con las necesidades y condiciones de cada caso, se pueden electrificar hasta 20 kilmetros de longitud de cercas. Componentes Los componentes de un sistema de electrificacin de cercas son los ya mencionados para la generacin de energa fotovoltaica: mdulos solares, un pulsador elctrico y una batera de 12 voltios. Operacin y Mantenimiento La electrificacin de cercas es relativamente inofensiva para la gente, el ganado y las aves, pero de cualquier manera debe de tenerse cuidado en su instalacin y manejo. Es necesario colocar seales de advertencia en la cerca, cuando menos uno cada 100 metros. El sistema acumula energa durante el da y opera manual o automticamente, dependiendo de la divisin de potreros que se maneje. El mantenimiento es mnimo y consiste en la limpieza y revisin peridica del sistema. Inversin El costo aproximado para un sistema de electrificacin de cercas es de 12,000 pesos. La inversin inicial se justifica debido al notable aumento en la productividad del ganado que est correctamente manejado con la rotacin de potreros. Este procedimiento permite incrementar el nmero de animales en una misma extensin de terreno, sin menoscabo de los recursos naturales.


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Energa Solar Trmica Caractersticas de la Energa Solar Trmica La radiacin solar se puede aprovechar de forma directa, es decir cuando se utiliza la radiacin tal como proviene del sol, en el caso de la iluminacin de espacios, o como radiacin que genera calor, para el secado de productos a la intemperie. Cuando se aprovecha por medio del calentamiento de algn objeto o medio, se denomina trmica. Colectores Solares El calentamiento de fluidos mediante el aprovechamiento de la energa solar, tiene como principio el exponer al sol una superficie o placa de color oscuro, comnmente negro, con lo cual sta aumenta de temperatura. Si un fluido, por ejemplo el agua, se pone en contacto con esta placa a travs de algn medio, se logra aumentar tambin la temperatura de dicho fluido. Uno de los dispositivos ms sencillos para realizar este proceso es la utilizacin de una caja metlica, con recubrimiento trmico que permite la absorcin de la energa solar. Se le puede incorporar una tapa, generalmente de vidrio, permitiendo el paso de los rayos solares por ese vidrio y evitando prdidas de calor. Este dispositivo es conocido como colector solar. Si bien en diversas fuentes documentales, los trminos colector solar y calentador solar se manejan de forma indistinta, es conveniente entender al colector solar como el dispositivo con el cual se colecta la energa solar y que tiene la capacidad de aprovecharla como energa til. En cuanto al trmino calentador solar, ste habra que referirlo a la aplicacin concreta de calentamiento de agua. Comprende al conjunto de dispositivos, incluidos el colector solar, cuyo fin es aprovechar la energa solar.

Colector solar

Fuente: modulosolar.com.mx

Clasificacin de Colectores Solares En lo general, la clasificacin de los colectores solares se relaciona con las caractersticas del diseo y de su funcionalidad de aprovechamiento de la energa solar.


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En consideracin de su diseo para aplicacin de niveles de temperatura requerida, se podra mencionar una primera gran divisin:

Colectores planos Colectores concentradores.

Los colectores planos, que alcanzan temperaturas de hasta 100C, son los dispositivos que por sus aplicaciones son los ms usados. En cuanto a los concentradores, cuyas temperaturas pueden rebasar los 3,000C, sus aplicaciones son muy especficas y son representativos en proyectos de gran envergadura. Colectores Planos Las caractersticas principales de los colectores solares planos es que pueden generar temperaturas que van desde los 25C-28C a los 100C. Utilizan la energa directa y difusa del sol. No requieren movimiento continuo para dar seguimiento al sol. Su mantenimiento es mnimo y su construccin es relativamente sencilla. Su principal aplicacin ha sido en el calentamiento de agua para bao y albercas; calentamiento de agua en hoteles, centros deportivos y hospitales; utilizndose tambin para secar productos agropecuarios mediante el calentamiento de aire y para destilar agua en comunidades rurales, pero pueden ser usados con buenos resultados en procesos de calentamiento de agua en empresas agroindustriales. Los principales tipo de colectores planos son:

Sin Tapa (Sin vidrio) (Desnudos) Con Tapa (Con vidrio) (Encapsulados) De Tubos Evacuados

Colectores sin tapa Los colectores sin tapa, llamados tambin colectores desnudos o bsicos, slo constan de placa absorbente. En general, pueden ser utilizados para aplicaciones de calentamiento de agua de entre 28 a 45C. Sus usos ms comunes son para el calentamiento de agua en albercas.


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Colector plano sin tapa

Fuente: modulosolar.com.mx

Colectores con tapa La tapa transparente evita la prdida de calor en la parte frontal. En lo general, estos colectores pueden generar temperaturas de entre 50C a 100C. Sus aplicaciones ms comunes, como calentadores solares, son en hoteles, hospitales y clubes deportivos.

Colector plano (segmentado en sus partes)

Fuente: CONAE

1. Marco de aluminio anodizado. 2. Cubierta de vidrio templado, bajo contenido en fierro. 3. Placa absorbente. Enrejado con aletas de cobre. 4. Cabezales de alimentacin y descarga de agua. 5. Aislante, usualmente poliestireno, o unicel 6. Caja del colector (galvanizada)

Colector de Tubos Evacuados


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El colector de tubos evacuados al vaco se utiliza para aplicaciones de calentamiento de agua a temperaturas que fluctan entre los 80 a los 100C. La eficiencia de estos colectores se origina en que los tubos aleteados individuales que los constituyen se encuentran contenidos en un tubo de vidrio cuyo interior se mantiene al vaco. En este caso, el vaco es un sustituto de los aislantes convencionales, dando mayor eficiencia al colector:

Colector solar de tubos evacuados y detalles de los mismos

Colectores Concentradores Estos colectores responden a las necesidades de aplicaciones que requieren de altas temperaturas. Requieren de radiacin solar de alta intensidad. Pueden obtener temperaturas de entre 100 a 3,000C. Para obtener temperaturas superiores a los 100C se debe concentrar la radiacin solar por medio de lentes o espejos, canalizando la radiacin hacia un punto o una superficie llamada foco. El diseo de mayor capacidad para un sistema trmico a temperatura media es el colector cilndrico-parablico, el que, al lograr desarrollar temperaturas considerablemente superiores que los planos, presenta interesantes posibilidades de utilizacin industrial. Se ha usado una cantidad mayor de estos colectores, de manera interconectada, en granjas solares, para producir calor o electricidad. Adems de la produccin de energa, estos sistemas son aplicados en procesos trmicos industriales, desalinizacin de agua de mar, refrigeracin y climatizacin.

Colector concentrador canal parablico.


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Los sistemas de torre central usan helistatos (espejos altamente reflejantes) para enfocar la luz solar, con la ayuda de una computadora. Aplicaciones de los colectores solares Uno de los principales propsitos de la tecnologa de colectores solares es el abastecimiento de agua caliente de forma autnoma alternada con los sistemas de calentamiento tradicionales, el cual tiene un gran potencial para ser aplicado en procesos productivos o agroindustriales. A nivel mundial, los procesos con mayor potencialidad en el uso de sistemas trmicos solares son los siguientes:

SECTOR PROCESO NIVEL DE

TEMPERATURA(C)

Secado 30-90Lavado 40-80Pasteurizacin 80-100Ebullicin 95-105Esterilizacin 140-150

Alimentos y Bebidas

Tratamiento de calor 40-60Lavado 40-80Blanqueado 60-100

Industria Textil

Teido 100-160Ebullicin 95-105Destilacin 110-300

Industria qumica

Procesos qumicos varios 120-180Precalentado de agua para calderas 30-100Todos los sectores Calefaccin de reas de produccin 30-80

Fuente: Untapped Potential By Werner Weiss -02-01-06-, Renewable Energy World. Earthscan / James & James publications.

Algunos nichos de aplicaciones que esta tecnologa puede atender, en particular dentro del sector agropecuario, son en:

Procesos de escaldado en rastros. En el caso de cerdos y aves, se realiza el proceso de escaldado, que es un procedimiento mediante el cual los animales


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sacrificados son introducidos en agua caliente con el fin de facilitar el depilado o el desplumado, segn la especie de que se trate.

Procesos de escaldado de frutas y verduras. La escalda o precuece de

manera continua de frutas y verduras tales como guayaba, durazno, mango, manzana, pia, papa, jitomate y chile, sumergindolas en agua caliente, se utiliza para ablandarlas, reafirmar su color natural, reducir la presencia de microorganismos, retardar el dao enzimtico y eliminar el aire atrapado en su interior, contribuyendo as a los procesos posteriores de conservacin de las mismas.

Equipos de procesos agropecuarios cuya limpieza requiere de agua

caliente. Por ejemplo, los tanques fros y ordeadoras en los establos, la limpieza de instalaciones de rastros, entre otros.

Los Colectores Solares en el Mundo De acuerdo con la publicacin Solar Heating Worlwide, en el 2003 exista una capacidad instalada a nivel mundial (34 pases) de 132.5 millones de metros cuadrados de colectores solares, de los cuales 130.8 millones correspondan a colectores solares para calentamiento de agua y 1.7 millones a colectores solares para aire. Del total de colectores solares para agua, en todas sus modalidades, tan solo 10 pases cuentan con el 94 % de la capacidad instalada a nivel mundial. Dentro de estos 10 pases, los primeros lugares los ocupan China, Estados Unidos y Japn, en ese orden de importancia.

Participacin en la capacidad mundial instalada de colectores solares para agua (2003)

China39%

Japn10%

Turquia7%

Estados Unidos21%

Grecia2% Los dems6%

Australia3%

Israel4%

Austria2%

Brasil2%

Alemania4%


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Dentro de este universo, Mxico ocupa el 16 lugar, con tan solo 0.4% de participacin en la capacidad mundial instalada. Con relacin al mercado, en el periodo 1999-2003, se presentaron crecimientos significativos en la instalacin de colectores planos y de tubos evacuados. Los pases ms representativos de este crecimiento fueron China con un 27% de tasa de crecimiento media anual, Australia con 23%, Nueva Zelanda con 11% y la Unin Europea con 11%. Cabe hacer mencin que el mercado chino estuvo dominado por los colectores de tubos evacuados, mientras los dems mercados se movieron dentro de los colectores planos. Los Colectores Solares en Mxico El aprovechamiento de la energa solar para calentamiento de agua en Mxico data de los aos 40. El estado de Jalisco es pionero en esta aplicacin; de hecho es en Guadalajara, en 1942, en donde se funda una de las primeras empresas del mercado de calentadores solares. En 1996 se estimaba que existan cerca de 40 fabricantes de calentadores solares. De estos, el 50%, eran consideradas empresas domsticas y se ubicaban dentro de la economa informal. Las empresas formales contaban con entre 3 y 40 empleados por unidad econmica; estimndose que alrededor de 500 personas vivan de ese nicho de mercado; las empresas se ubicaban en los polos de desarrollo industrial, como eran las ciudades de Guadalajara, Monterrey y el Distrito Federal. Caso particular era el estado de Morelos, en donde 4 empresas atendan el mercado de calentamiento de agua en albercas. En la actualidad se encuentran ms de 50 compaas que fabrican y experimentan diferentes tipos de colectores solares, fundamentalmente para el calentamiento de agua. Refirindose especficamente a las aplicaciones para procesos agropecuarios, stas son de reciente incorporacin al mercado. No obstante y con los diseos tecnolgicos actuales no existen limitantes para generar cualquier tipo de aplicacin, solamente hay que tomar en consideracin la eficiencia de los calentadores, los requerimientos de proceso y la relacin costo-beneficio. En 2003, se encontraban instalados cerca de 580 mil m2 de calentadores solares. Se estima que el calentamiento de agua de albercas es de alrededor del 80% del total de usos que se le da a esta aplicacin. En el periodo 1991-2003, el crecimiento en la instalacin de calentadores solares ha sido significativo. De hecho, la tasa de crecimiento media anual (TCMA) fue del 18.32%, muy superior a las tasas de crecimiento poblacional o del Producto Interno Bruto.


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Es muy probable que esta tendencia se mantenga en los prximos aos. De ser as, y si se utiliza la TCMA 1991-2003, hacia el 2010 se podran instalar, en promedio, 244 mil metros cuadros cada ao; y se lograra tener una capacidad instalada en dicho ao de cerca de 1.7 millones de metros cuadrados de calentadores solares. Una parte de estos calentadores es importada de otros pases, estimndose que el volumen internado es de aproximadamente del 30%. En el 2004 se import el equivalente a 26 mil m2, de los cuales la mayora era de origen estadounidense e israel. La participacin de Israel es la ms significativa, ya que en dicho ao lleg al 64% de calentadores internados. A continuacin se describen las principales aplicaciones de la energa solar trmica en las actividades agropecuarias. Se destacan entre ellas el calentamiento de agua y el secado solar de alimentos.


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Calentamiento de Agua Esta tecnologa tiene como principal propsito proveer de agua caliente, de manera autnoma, para algunos procesos productivos o agroindustriales y para el bienestar domstico de los habitantes de comunidades rurales remotas. El calentador solar de agua evita la quema de lea y el consumo de combustibles fsiles, en consecuencia disminuye la deforestacin regional y la emisin de contaminantes. Los aparatos para el calentamiento de agua se consideran pasivos porque no tienen partes mviles que puedan descomponerse, no usan combustible ni producen contaminacin ambiental. Aplicaciones del calentamiento de agua en el sector agropecuario La demanda potencial de calentadores solares en el sector agropecuario necesariamente est en funcin de los requerimientos de agua caliente, estimndose que existe un potencial, dentro del sector, de cerca de 10 mil unidades productivas. Unidades productivas con potencial de utilizar en sus procesos productivos calentadores solares

Concepto N de UnidadesProductivas Establecimientos Tipo Inspeccin Federal (Que incluyen Rastros TIF)

293 (87)

Rastros Municipales 2,500 Empacadoras de Frutas 80 Establos Lecheros 3,000 Granjas Porcinas 1,500 Establecimientos de Tratamiento y Envasado de Leche 89 Establecimientos de Elaboracin de Crema, Mantequilla y Queso 1,830 Establecimientos de Elaboracin de Leche Condensada, Evaporada y en Polvo 19 Establecimientos de Preparacin y Envasado de Frutas y Legumbres 444 Establecimientos de elaboracin de Sopas y Guisos Preparados 124 Elaboracin de Bebidas Destiladas de Agaves 234 Total de Unidades Productivas 10,113

Adems de los grandes agronegocios, existen en el sector agropecuario un sinnmero de pequeas unidades productivas, en las que pudiera incorporarse los sistemas con diseos a menor escala, y en los que su insercin en los procesos operativos puede significar abatimiento de costos y ahorros significativos de energa y combustibles. Las aplicaciones con mayor potencialidad en el sector agropecuario son en rastros, establos, tratamientos de frutas y limpieza de equipos e instalaciones. En los rastros municipales y TIF, la utilizacin de los sistemas trmicos solares, es en el calentamiento de agua para el escaldado de cerdos y pollos y para el lavado y limpieza


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de las instalaciones. En el proceso de escaldado los animales sacrificados son introducidos en agua caliente con el fin de facilitar el pelado o desplumado; durante este proceso se requiere una temperatura del agua de 60C. En las procesadoras de alimento se usan los sistemas para la coccin de alimentos, esterilizacin, pasteurizacin y limpieza de los equipos. En el caso de tratamiento de frutas, el mango es uno de los productos con mayor potencialidad para el uso de agua caliente en los procesos de esterilizacin. Existen cerca de 80 empacadoras que exportan principalmente a Estados Unidos, Canad, Unin Europea, Japn, Australia, Nueva Zelanda y Chile. En Mxico se producen alrededor de 1.5 millones de toneladas y se exportan en promedio 160 mil toneladas anuales. En cuanto a los establecimientos de tratamiento, elaboracin y procesamiento de alimentos, el uso del agua caliente es importante ya que en el tratamiento de los alimentos se requieren elevadas temperaturas. Los nichos para la

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LA ENERGÍA RENOVABLE EN EL SECTOR …sigan.org/2010/pdf/energiar.pdf · características y aplicaciones de la energía renovable, que permitan la toma de decisiones acerca de la