Solar Térmica México

En México, como en la mayoría de los países latinoamericanos, las estadísticas en el ámbito de la energía solar térmica no se encuentran actualizadas y las prospectivas de energías renovables no incluyen esta fuente de generación.

En el año 2010, se instalaron en México sistemas solares para calentamiento de agua en un área equivalente de 272,580 m2, llegando a un acumulado de 1.665.502 m2.

Según estimaciones, en los 4 años siguientes casi de duplico el área de producción por energía solar térmica.

Aunque no encontramos datos acerca de la capacidad instalada actual en México, podemos concluir que este tipo de energía ha tenido un gran crecimiento en los últimos años y que es probable que la capacidad instalada se haya vuelto a duplicar.

Debido a los niveles de radiación promedio del país, una instalación solar térmica para agua caliente sanitaria se ha transformado en una inversión muy rentable en México, ya que el calentamiento de agua origina el mayor de los consumos de gas y con esta aplicación el uso de gas se reduce hasta en un 80% en la regiones con mayor radiación.

Recientemente se ha percibido una disminución notable en los precios de los equipos solares para agua caliente sanitaria.

Los factores que permiten que esto suceda son: las importaciones, la fácil manufactura, la madurez de la tecnología y la competitividad entre las empresas nacionales e internacionales que ofrecen este tipo de equipos.

En México hay importantes empresas que fabrican equipos de energía solar térmica de baja temperatura. Las primeras se iniciaron en el año 1940 en Guadalajara.

Varios programas gubernamentales han impulsado la adquisición de calentadores solares a bajo costo por parte de pobladores de zonas donde no llega la red de gas.

Otras aplicaciones de energía solar térmica que han aumentado considerablemente son la climatización de piscinas y el calentamiento de agua para procesos industriales.

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Hermosillo fue uno de los primeros estados en adoptar este tipo de tecnología para procesos industriales en México.

Una empresa cementera utiliza un equipo de 291 KW térmicos para operar un sistema de 75 toneladas de enfriamiento de simple efecto. Este fue el primer sistema de aire acondicionado a partir de energía renovable en América Latina. Los captadores cilíndricos parabólicos se sitúan en la azotea y a un costado del edificio corporativo, éste opera en un rango desde 70°C a 95°C.

Otros sistemas se han instalado con el propósito de generar calor.

Empresas mexicanas han desarrollado comercialmente concentradores solares parabólico-lineales para generación de energía térmica entre los 50° C y 200°C. Estos sistemas son utilizados principalmente en el sector alimenticio.

Algunas de las empresas que actualmente cuentan con esta alternativa de generación de energía en el país son:

– Empresa de alimentación: instalación de 80 concentradores solares para generación de calor de proceso y alimentación de chiller de absorción.

– Empresa láctea: instalación de 70 concentradores solares para aportación directa de calor en procesos de elaboración de derivados lácteos.

– Empresa productora de huevos: instalación de 80 concentradores solares para precalentamiento de caldera.

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A pesar de los avances, todavía queda mucho margen de desarrollo para la tecnología solar térmica en México.

El impulso final podría venir de la mano de la implantación de líneas especiales de financiación, ya que para un gran sector de la población la inversión inicial en un equipo sigue siendo muy alta.

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El Convertidor Solar

Son equipos capaces de alterar la tensión y características de la corriente eléctrica que reciben para transformarla en apta para usos específicos.

Los que reciben corriente continua y la transforman en corriente continua con un voltaje diferente se llaman convertidores CC-CC. No son muy utilizados en instalaciones fotovoltaicas.

Los que reciben corriente continua y la transforman en alterna se llaman convertidores CC-CA o inversores. La función de un inversor es cambiar un voltaje de entrada de corriente continua a un voltaje simétrico de salida de corriente alterna, con la magnitud y frecuencia deseada por el usuario o proyectista.

Permiten transformar la corriente continua de 12V o 24V que producen los módulos y almacenan las baterías, en corriente alterna de 125V o 220V.

Esto posibilita el uso de artefactos eléctricos diseñados para funcionar con CA.

Un inversor simple consta de un oscilador que controla a un transistor, el cual es utilizado para interrumpir la corriente entrante y generar una onda cuadrada. Esta onda cuadrada alimenta a un transformador que suaviza su forma, haciéndola parecer una onda más senoidal y produciendo el voltaje de salida necesario.

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Las formas de onda de salida del voltaje de un inversor ideal deberían ser sinusoidales.

Esto da origen a diferentes tipos de inversores:

1) Inversores de onda cuadrada: son más baratos, pero menos eficientes. Producen demasiados armónicos que generan interferencias (ruidos). No son aptos para motores de inducción.

Recomendable si se desea corriente alterna únicamente para alimentar un televisor, una computadora o un aparato eléctrico pequeño. La potencia de éste dependerá de la potencia nominal del aparato (para un TV de 19″ es suficiente un inversor de 200 W).

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2) Inversores de onda senoidal modificada: son más sofisticados y caros. Utilizan técnicas de modulación de ancho de impulso.

El ancho de la onda es modificada para acercarla lo más posible a una onda senoidal. El contenido de armónicos es menor que en la onda cuadrada.

Son los que mejor relación calidad/precio ofrecen para la conexión de iluminación, televisión o variadores de frecuencia.

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3) Inversores de onda senoidal pura: con una electrónica más elaborada se puede conseguir una onda senoidal pura.

Hasta hace poco tiempo estos inversores eran grandes, caros y poco eficientes; pero últimamente se han desarrollado equipos con una eficiencia del 90% o más, telecontrol, conteo de energía consumida y selección de batería.

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Puesto que sólo los motores de inducción y los más sofisticados aparatos o cargas requieren una forma de onda senoidal pura, normalmente es preferible utilizar inversores de onda senoidal modificada; que son más baratos.

Los inversores deben dimensionarse a partir de dos variables.

La primera es considerando los Watios de potencia eléctrica que el inversor puede suministrar durante su funcionamiento normal de forma continua.

Los inversores son menos eficientes cuando se utilizan a un porcentaje bajo de su capacidad. Por esta razón no es conveniente sobredimensionarlos y deben ser elegidos con una potencia lo más cercana posible a la de la carga de consumo.

La segunda es la potencia de arranque.

Algunos inversores pueden suministrar más de su capacidad nominal durante períodos cortos de tiempo. Esta capacidad es importante cuando se utilizan motores u otras cargas que requieren de 2 a 7 veces más potencia para arrancar que para permanecer en marcha una vez que han arrancado (motores de inducción, lámparas de gran potencia).

Incorporar un inversor no es siempre la mejor opción desde el punto de vista de eficiencia energética. Puede parecer una solución fácil para convertir toda la salida del sistema solar a una potencia en CA estándar pero tiene varias desventajas.

La primera es que aumenta el costo y complejidad del sistema.

Un inversor también consume energía (además del 15% por pérdidas de rendimiento) y por tanto disminuye la eficiencia general del sistema.

Para la electrificación de una pequeña vivienda (puntos de luz, TV y un pequeño aparato) es posible y rentable prescindir del inversor.

Para el alumbrado es mejor invertir en luces de bajo voltaje en lugar de invertir en un inversor.

Puede ser interesante el tendido de 2 líneas: una conectada a las baterías para alimentar los puntos de iluminación de bajo consumo o LED y los aparatos que consuman CC y otra conectada al inversor para alimentar los electrodomésticos que consuman AC.

La ventaja del inversor es que el voltaje de operación es mucho más alto y por tanto puede evitarse el uso de cables gruesos. Especialmente cuando el cableado sea sumamente largo podría ser económicamente viable utilizar un inversor.

Una prestación que incorporan los convertidores más modernos es la posibilidad de funcionar como cargadores de baterías, tomando corriente alterna de un grupo electrógeno o de la red.

Este es un extracto de los contenidos incluidos en el Manual Técnico-Comercial de Energía Solar Fotovoltaica y en la formación e-learning de Sopelia.

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