GUA

DE

DE PROYECTOS

CONCURSOpara MIPYMES Biobo

ENERGAS RENOVABLES

POSTULACINAPOYO PARA LA

www.cifes.gob.cl www.gorebiobio.cl www.minenergia.gob.cl www.corfo.cl

Tabla de Contenidos 1 Objetivo ................................................................................................................................ 52 Actores que participan en el desarrollo de un proyecto de Energas Renovables ............... 63 Introduccin a un proyecto de energa renovable ............................................................... 74 Anlisis del consumo energtico .......................................................................................... 8

4.1 Fuentes de energa y usos energticos ......................................................................... 94.2 Consumo de electricidad ............................................................................................. 10

4.2.1 Lectura de las boletas o facturas de electricidad. ............................................... 104.2.2 Suma de los consumos individuales de los artefactos elctricos. ....................... 11

4.3 Costo de energa elctrica ........................................................................................... 154.4 Consumo de agua caliente sanitaria ........................................................................... 17

4.4.1 Determinacin del consumo de agua ................................................................. 174.4.2 Determinacin de la energa requerida para calentar agua ............................... 18

4.5 Costo de agua caliente sanitaria ................................................................................. 194.6 Consumo de energa para calefaccin ........................................................................ 204.7 Costo de calefaccin .................................................................................................... 21

5 Anlisis de eficiencia energtica ......................................................................................... 236 Las Energas Renovables No Convencionales ..................................................................... 26

6.1 Pequea hidrulica ...................................................................................................... 266.2 Energa Geotrmica ..................................................................................................... 276.3 Energa Marina ............................................................................................................ 276.4 Bioenerga ................................................................................................................... 286.5 Energa Elica .............................................................................................................. 286.6 Energa Solar ................................................................................................................ 29

7 Anlisis del recurso ............................................................................................................. 307.1 Recurso viento ............................................................................................................. 307.2 Recurso Solar ............................................................................................................... 337.3 Biomasa para produccin de biogs ........................................................................... 357.4 Biomasa para generacin de energa trmica ............................................................. 37

8 Soluciones tecnolgicas a pequea escala con ERNC ........................................................ 408.1 Generacin de energa elctrica ................................................................................. 40

8.1.1 Sistemas fotovoltaicos ......................................................................................... 408.1.2 Bombeo solar (energa solar fotovoltaica) .......................................................... 438.1.3 Sistemas elicos de baja potencia ....................................................................... 448.1.4 Centrales hidrulicas menores a 20 MW ............................................................ 458.1.5 Sistemas hbridos aislados ................................................................................... 46

8.2 Sistema de generacin de energa trmica ................................................................. 478.2.1 Combustin de biomasa ...................................................................................... 478.2.2 Sistemas de generacin de biogs ...................................................................... 488.2.3 Sistemas solares trmicos ................................................................................... 498.2.4 Sistemas geotrmicos de baja entalpa ............................................................... 51

9 Evaluacin del beneficio econmico de un proyecto de ERNC .......................................... 539.1 Estimacin de los costos de inversin ......................................................................... 539.2 Estimacin de los costos de operacin ....................................................................... 549.3 Estimacin del ahorro en energa ............................................................................... 549.4 Evaluacin econmica ................................................................................................. 54

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10 Referencias ......................................................................................................................... 57Anexos ......................................................................................................................................... 60

Anexo 1 ................................................................................................................................... 61Anexo 2 ................................................................................................................................... 65Anexo 3 ................................................................................................................................... 67Anexo 4 ................................................................................................................................... 68Anexo 5 ................................................................................................................................... 70

ndice de Tablas Tabla 1. Unidades de medida de energa. ........................................................................................... 8 Tabla 2. Unidades de medida de energa elctrica. ............................................................................ 8 Tabla 3. Ejemplo de usos energticos para generacin de fro y calor. .............................................. 9 Tabla 4. Tabla de identificacin de usos energticos y fuente de energa en MIPYMES. ................. 10 Tabla 5. Empresas distribuidoras de energa elctrica presentes en la Regin del Biobo. .............. 10 Tabla 6. Listado de potencias tpicas en artefactos elctricos comunes. ......................................... 13 Tabla 7. Tipos de Tarifas para clientes en Baja Tensin (BT). ........................................................... 16 Tabla 8. Tabla resumen de consumo y costos de electricidad, a completar por el lector ................ 17 Tabla 9. Consumo promedio de agua caliente sanitaria, segn tipo de consumidor. ...................... 17 Tabla 10. Tabla resumen consumo de agua potable y energa para obtener agua caliente sanitaria, a completar por el lector. .................................................................................................................. 20 Tabla 11. Rendimiento promedio de equipos para calefaccin por combustin directa. ................ 21 Tabla 12. Poderes calorficos de combustibles comunes. ................................................................. 21 Tabla 13. Precios referenciales para diferentes combustibles utilizados en calefaccin. ................ 22 Tabla 14. Tabla resumen de costo en calefaccin. ........................................................................... 22 Tabla 15. Tabla resumen anlisis eficiencia energtica. ................................................................... 25 Tabla 16. Generacin de sustrato para porcinos, bovinos y aves. .................................................... 36 Tabla 17. Generacin de desechos y disponibilidad de materia orgnica seca para producir biogs, a partir de los principales cultivos de temporada. ............................................................................ 36 Tabla 18. Tasa de generacin de residuos de cultivos de otros cultivos de temporada. ................. 37 Tabla 19. Tabla resumen costos de inversin ................................................................................... 53 Tabla 20. Tabla resumen costos de operacin .................................................................................. 54 Tabla 21. Latitud y temperaturas medias mensuales y temperatura media anual de la red de agua potable, en las comunas de la Regin del Biobo. ............................................................................. 62 Tabla 22. Factores de correccin para la radiacin global horizontal. ............................................. 68 Tabla 23. Poderes calorficos para distintos tipos de biomasa. ........................................................ 70 Tabla 24. Densidad aparente de distintos tipos de biomasa, para la generacin de calor .............. 71

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ndice de Figuras Figura 1. Preguntas que se deben responder antes de realizar un proyecto de Energas Renovables. ............................................................................................................................................................. 7 Figura 2. Extracto boleta (superior derecho) de empresa distribuidora de electricidad en el Gran Concepcin. ....................................................................................................................................... 11 Figura 3. Ejemplo de etiqueta en calefactor elctrico. Certificado de aprobacin. ......................... 12 Figura 4. Ejemplo de etiqueta en refrigerador. Eficiencia energtica. Fuente: Agencia Chilena de Eficiencia Energtica. ........................................................................................................................ 12 Figura 5. Herramienta de clculo de consumo mensual. .................................................................. 15 Figura 6. Extracto de una boleta de la cuenta de gas. ...................................................................... 19 Figura 7. Principales recurso utilizados para autoabastecimiento en las MIPYME. ......................... 30 Figura 8. Interface de explorador elico. .......................................................................................... 31 Figura 9. Interface de explorador elico. Pestaa para seleccionar el tipo de reporte. ................... 32 Figura 10. Interface explorador solar. ............................................................................................... 34 Figura 11. Interface explorador solar. Pestaa para generacin de reporte. ................................... 35 Figura 12. Ejemplo de instalacin de sistema fotovoltaico. .............................................................. 41 Figura 13. Esquema sistema generacin fotovoltaica aislada de Corriente Continua. ..................... 42 Figura 14. Esquema sistema generacin fotovoltaica aislada de Corriente Alterna. ....................... 42 Figura 15. Esquema de configuracin de sistema de generacin fotovoltaica segn Ley 20.571. ... 43 Figura 16. Ejemplo de sistema elico de baja potencia. ................................................................... 45 Figura 17. Configuracin de sistema fotovoltaico hbrido. ............................................................... 47 Figura 18. Esquema de sistema para produccin de biogs. ............................................................ 49 Figura 19. Ejemplo de colectores planos. ......................................................................................... 50 Figura 20. Colector de tubo al vaco. ................................................................................................. 51 Figura 21. Calculadora solar trmica. ................................................................................................ 56 Figura 22. Calculadora solar fotovoltaica. ......................................................................................... 56 Figura 23. Extracto boleta gas ........................................................................................................... 65

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1 Objetivo Apoyar la estructuracin tcnica y evaluacin econmica de proyectos de Energas Renovables No Convencionales (ERNC) para autoabastecimiento energtico, total o parcial, de Micro, Pequeas y Medianas Empresas (MIPYME) de la Regin del Biobo.

Se define MIPYME como aquella microempresa, pequea empresa y/o mediana empresa cuyas ventas anuales sean menores a 100.000 UF, segn clasificacin del Servicio de Impuestos Internos, que cuentan con inicio de actividades ante el Servicio de Impuestos Internos y que tributan en Primera Categora del Impuesto a la Renta.

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2 Actores que participan en el desarrollo de un proyecto de Energas Renovables

Para efectos del presente documento, y en relacin a lo indicado en las Bases Tcnicas y Administrativas del Programa Fondo Regional de Sensibilizacin y Cofinanciamiento de Proyectos de Inversin en Energas Renovables No Convencionales para Autoabastecimiento para MIPYME de la Regin del Biobo, se define lo siguiente:

- Beneficiario: personas naturales o jurdicas, que desarrollen su actividad econmica en alguna comuna de la Regin del Biobo, cuyas ventas anuales sean menores a 100.000 UF (microempresa, pequea empresa y/o mediana empresa, segn clasificacin del Servicio de Impuestos Internos), y que tributen en Primera Categora del Impuesto a la Renta. En este documento nos podremos referir a Beneficiario(a), MIPYME Beneficiada o Beneficiario del proyecto.

- Asociado: persona natural o jurdica proveedora de tecnologa y/o de los servicios energticos, con experiencia en la construccin, operacin y/o mantenimiento de sistemas energticos en base a fuentes de Energas Renovables para el autoabastecimiento. En esta gua nos podremos referir al Asociado como: empresa asociada, desarrollador del proyecto, contraparte tcnica, proveedor de servicios o proveedor de tecnologa.

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3 Introduccin a un proyecto de energa renovable Antes de iniciar un proyecto de autoabastecimiento energtico basado en Energas Renovables No Convencionales (ERNC) para una Micro, Pequea o Mediana empresa, existen algunas preguntas que el Beneficiario del proyecto debiera analizar, que le sern de utilidad en la configuracin tcnica y financiera del proyecto. Estas preguntas son:

Figura 1. Preguntas que se deben responder antes de realizar un proyecto de Energas Renovables.

Los siguientes captulos ayudarn al Beneficiario del proyecto a contestar cada una de las preguntas planteadas y, al finalizar esta gua, podr contar con la base para el desarrollo de un proyecto de autoabastecimiento basado en ERNC.

Identificar el tipo energa que necesita la empresapara la operacin (calor, electricidad, agua caliente,vapor, etc) y el uso de sta.

1. Cul es la necesidad energtica de la empresa ?

El desarrollador debe conocer el consumo energticode la empresa (kWh, m3 de agua, m3 de vapor, m3 degas, etc)

2. Cunta energa utiliza actualmente la empresa?

Se debe conocer cunto dinero gasta la empresa porconcepto de energa, lo que se refleja en las cuentasde luz, gas , etc.

3. Cunto es el costo en energa para la empresa?

Acciones y/o inversiones que se pueden realizar en elcorto plazo, para aumentar la eficiencia energtica dela empresa.

4. Qu medidas de eficiencia energtica se

pueden implementar en la empresa?

Identificar la fuente de ERNC y las soluciones quetecnolgicas a pequea escala que se pueden aplicaren la empresa.

6. Cules son los tipos de ERNC y las soluciones

tecnolgicas a pequea escala?

Se debe conocer cuanto recurso hay disponible parala obtencin de energa y que necesidad se puedesatisfacer con l.

5. Cul es la disponibilidad del recurso renovable que

dispone la empresa?

El desarrollador debe evaluar el proyecto,determinando inversin, ahorro y tiempo de retornode la inversin.

7. Cul es el beneficio econmico de implementar

un proyecto de ERNC?

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4 Anlisis del consumo energtico En este Captulo se entregan herramientas para caracterizar el consumo energtico actual en una MIPYME, para lo cual es necesario seguir los siguientes pasos:

- Identificar usos y fuentes de energa actuales de la MIPYME. - Cuantificar el consumo de cada una de las fuentes utilizadas en la MIPYME. - Determinar el costo en energa total de la MIPYME, identificando cul o cules usos

representan actualmente el mayor gasto en energa para la empresa.

La definicin ms comn de energa tiene que ver con la Fsica y es la capacidad para producir un efecto o trabajo. Tambin podemos decir que:

- La energa es una propiedad asociada a los objetos y sustancias y se manifiesta en las transformaciones que ocurren en la naturaleza.

- La energa se manifiesta en los cambios fsicos, por ejemplo, al elevar un objeto, transportarlo, deformarlo o calentarlo.

- La energa est presente tambin en los cambios qumicos, como al quemar un trozo de madera o en la descomposicin de agua mediante la corriente elctrica.

Algunas unidades de medida de energa usadas generalmente son:

Tabla 1. Unidades de medida de energa.

Unidad Abreviatura Uso de la Unidad Joule J Energa Mecnica Watt hora Wh Energa Elctrica Caloras Cal Energa Trmica British Thermal Unit BTU Contenido energtico de combustibles

En trminos de Energa Elctrica, se define que la energa es el producto de la Potencia Elctrica (expresada en kilowatt, kW) por el tiempo, expresado en horas (h). Generalmente se mide en Watt hora (Wh) o kilowatt hora (kWh). En la siguiente tabla se indican unidades de medida de la energa elctrica.

Tabla 2. Unidades de medida de energa elctrica.

Unidad de medida Se lee: 1.000 Wh = 1 kWh Un Kilowatt hora

1.000 kWh = 1 MWh Un Megawatt hora De lo indicado anteriormente, se tiene que:

Energa = Potencia x Tiempo

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4.1 Fuentes de energa y usos energticos Las fuentes de energa con las cuales se satisfacen los requerimientos energticos se clasifican en:

- Fuentes de energa primaria: son aquellas que se encuentran en la naturaleza y pueden ser utilizadas sin un proceso de transformacin. Estas pueden estar disponibles en forma directa, como la biomasa, energa hidrulica, energa del mar, energa elica y energa solar, o bien, pueden estar disponibles en forma indirecta, como por ejemplo, el petrleo crudo y gas natural, que requieren de extraccin.

- Fuentes de energas secundarias: aquellas que provienen de la transformacin fsica, qumica o bioqumica, de una fuente de energa primaria. Entre ellas se encuentran la electricidad, los derivados del petrleo (bencina, parafina, diesel, entre otras), carbn mineral y el gas de ciudad.

Las fuentes de energas primarias se clasifican en renovables y no renovables; las fuentes de energas renovables son aquellas fuentes inagotables (sol, viento), o bien, que se renuevan a escala de tiempo humana; y corresponden a las energas provenientes de los recursos solar, elico, hidrulico, biomasa, marina y geotermia.

Las fuentes de energas primarias no renovables son aquellas que no se renuevan a escala de tiempo humana, es decir, los combustibles fsiles como el carbn, petrleo, gas natural.

En el Captulo 6 se describirn en detalle los tipos de energas renovables, en particular, aquellas denominadas Energa Renovables No Convencionales, ERNC.

Los usos energticos corresponden a los usos que se le da a la energa en la MIPYME, usos que dependern de la actividad de sta, y que se pueden dividir en usos relacionados con la generacin de fro y calor (aplicaciones trmicas) y aplicaciones elctricas. A continuacin se presentan algunos ejemplos de usos y fuentes.

Tabla 3. Ejemplo de usos energticos para generacin de fro y calor.

Usos para generacin de fro y calor Fuente(s) de energa Refrigeracin Electricidad

Calefaccin residencial /comercial Lea, gas licuado, parafina, gas natural, electricidad

Generacin calor industrial (gases vapor) Gas natural, petrleo Enfriamiento/ventilacin de espacios Electricidad Generacin de agua caliente sanitaria Gas natural, gas licuado,

electricidad

Entre las aplicaciones que utilizan energa elctrica se encuentran: iluminacin, uso de computadores, electrodomsticos, herramientas elctricas, bombas, etc.

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Como ejemplo, veamos el caso de un complejo turstico compuesto por cabaas, un saln de eventos y tinas de agua caliente. El agua caliente para las cabaas y para la calefaccin proviene de una caldera a gas licuado. Con esta informacin se construye una tabla de identificacin de usos energticos y fuentes de energa, como la presentada en la Tabla 2.

Tabla 4. Tabla de identificacin de usos energticos y fuente de energa en MIPYMES.

Uso Energtico Fuente de energa Agua caliente para cabaas Gas licuado Temperado de tinas calientes Lea Climatizacin (Calefaccin en invierno en cabaas) Gas licuado Climatizacin (Calefaccin en invierno en sala de eventos) Gas licuado Climatizacin (Ventilacin en verano en cabaas) Electricidad Iluminacin cabaas Electricidad Iluminacin exterior Electricidad Iluminacin sala eventos Electricidad Otros consumos: Electrodomsticos cabaas Electricidad Otros consumos: Electrodomsticos sala de eventos Electricidad

4.2 Consumo de electricidad El consumo de electricidad se mide en kilowatt hora o kWh, durante una cantidad de tiempo determinado. Se puede obtener de la lectura directa de las boletas o facturas de electricidad, o bien, calculndolo a partir de la suma de los consumos de cada uno de los artefactos elctricos que dispone la instalacin. A continuacin se describen ambos mtodos.

4.2.1 Lectura de las boletas o facturas de electricidad. A partir de la lectura de las boletas o facturas pagadas, se puede conocer cunto consume la instalacin en electricidad. Por ello, se recomienda juntar las boletas o facturas que la MIPYME ha pagado por el periodo de un ao, para determinar cules son los meses de menor y de mayor consumo elctrico.

Las empresas que distribuyen energa elctrica emiten facturas y boletas que tienen contenido similar. Las empresas distribuidoras de energa elctrica presentes en la Regin del Biobo se indican en Tabla 5.

Tabla 5. Empresas distribuidoras de energa elctrica presentes en la Regin del Biobo.

Nombre Empresa Pgina web Coelcha www.coelcha.cl

Coopelan www.coopelan.cl Copelec www.copelec.cl

http://www.coelcha.cl/http://www.coopelan.cl/http://www.copelec.cl/

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Nombre Empresa Pgina web CGE www.cgedistribucion.cl

Emelectric1 www.cgedistribucion.cl Frontel2 www.saesa.cl

Luz Parral www.luzparral.cl Como ejemplo, se analizar una boleta de la empresa CGE Distribucin.

Figura 2. Extracto boleta (superior derecho) de empresa distribuidora de electricidad en el Gran Concepcin.

Segn esta boleta:

Consumo mensual de electricidad = 54 kWh

Adems la boleta nos entrega informacin respecto al costo diario en energa elctrica, ya que los 54 kWh es dividido por el periodo medido (9 de mayo a 6 de junio de 2014), es decir, 29 das.

Lo anterior da como resultado los $177 pesos por da que se gastan en energa elctrica para este ejemplo.

4.2.2 Suma de los consumos individuales de los artefactos elctricos. Otra forma de obtener el consumo de energa elctrica consiste en calcular y sumar los consumos de cada uno de los artefactos elctricos de los que disponemos en el hogar, oficina o donde se quiera instalar el sistema generacin elctrica con ERNC.

1 La empresa distribuidora de energa elctrica Emelectric pertenece al Grupo CGE. 2 La empresa distribuidora de energa elctrica Frontel pertenece al Grupo de Empresas SAESA.

http://www.cgedistribucion.cl/http://www.cgedistribucion.cl/http://www.saesa.cl/http://www.luzparral.cl/

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Muchos de los artefactos elctricos de uso comn cuentan con etiquetas en las que se especifica la potencia elctrica (en W o kW) o el consumo energtico mensual (kWh/mes), como las mostradas en las siguientes figuras:

Figura 3. Ejemplo de etiqueta en calefactor elctrico. Certificado de aprobacin.

En la Figura 3 se muestra una etiqueta de un calefactor elctrico. En ella se observa que la potencia del artefacto es de 1.850 2.200 W.

Figura 4. Ejemplo de etiqueta en refrigerador. Eficiencia energtica. Fuente: Agencia Chilena de Eficiencia Energtica.

En la Figura 4 se muestra una etiqueta de un refrigerador, correspondiente a la clasificacin de Eficiencia Energtica. Se observa que el consumo mensual de energa para el refrigerador es 20,22 kWh.

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Tambin se puede obtener la potencia elctrica desde los catlogos o cajas de embalaje de los artefactos. De no encontrarse esa informacin, a continuacin se presenta un listado de las potencias tpicas de los artefactos elctricos ms comunes3

Tabla 6. Listado de potencias tpicas en artefactos elctricos comunes.

:

Artefacto elctrico Potencia tpica Refrigerador 200 W Tubos fluorescentes 18 36 W Pantalla LED 5 10 W Televisor convencional 100 W Ampolleta ahorro de energa 12 W Calefactor elctrico 1.500 2.000 W Hervidor elctrico 2.000 2.200 W Horno elctrico 1.000 2.000 W Lavadora 300 W Computador de escritorio (CPU y pantalla) 200 W Notebook 20 90 W

Dado que lo que se necesita es conocer el consumo elctrico mensual de un artefacto elctrico, debemos calcular lo siguiente:

Consumo elctrico mensual de un artefacto (Wh) = Potencia de artefacto (W) x Horas de encendido diarias x das del mes x

100 Factor de Consumo

Algunos artefactos elctricos tienen un consumo variable, por ello se define el Factor de Consumo. Por ejemplo, un refrigerador se encuentra enchufado todo el da, sin embargo, el motor se prende y apaga cada cierta cantidad de tiempo, dependiendo de las condiciones de uso, del ambiente en el que se encuentra y de la eficiencia del mismo. En general, para un refrigerador el Factor de Consumo se encuentra entre 30-50, lo que significa que est consumiendo energa elctrica entre el 30% al 50% del tiempo. Si no se conoce el Factor de Consumo de los artefactos elctricos, se puede asumir 100.

El consumo total mensual se calcula sumando los consumos mensuales de cada artefacto elctrico.

Por ejemplo, calcularemos el consumo elctrico diario para una oficina que posee los siguientes artefactos: 1 refrigerador, 4 computadores, 1 hervidor, 12 tubos fluorescentes. La oficina trabaja 22 das al mes.

3 No olvidar la siguientes equivalencias: 1.000 W = 1 kW. Tambin 1.000 Wh = 1 kWh (ver Tabla 2).

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- Refrigerador: aunque est enchufado todo el da, se ha determinado que el motor funciona un 30% del tiempo (24 horas x 30% = 7,2 horas al da), por lo que su Factor de Consumo es de 30. La Potencia elctrica del equipo es de 200 W.

Consumo mensual refrigerador = 200 W 24 h

da 30

dasmes

30

100= 43.200 Wh

Consumo mensual refrigerador = 43,2 kWh

- Computador de escritorio: Funciona en promedio 10 horas al da y se asume un Facto de Consumo de 100, debido a que el computador se encuentra encendido las 10 horas completas. La Potencia elctrica del equipo es de 200 W.

Consumo mensual de un computador = 200 W 10 h

da 22

dasmes

100100

= 44.000 Wh

Consumo mensual de computador = 44 kWh

Consumo mensual de 4 computadores = 44 kWh x 4 = 176 kWh

- Tubos fluorescentes: Funcionan en promedio 10 horas al da y se asume un Factor de Consumo de 100. Cada tubo tiene una Potencia elctrica de 28 W.

Consumo mensual de un tubo = 28 W 10 h

da 22

dasmes

100100

= 6.160 Wh = 6,16 kWh

Consumo mensual de 12 tubos = 6,16 kWh x 12 = 73,92 kWh

- Hervidor: Funciona en promedio 15 minutos diarios (0,25 horas) y su Factor de Consumo es de 100. La Potencia elctrica del hervidor es de 2.000 W.

Consumo mensual del hervidor = 2.000 W 0,25 h da

22 dasmes

100100

= 11.000 Wh = 11 kWh

El consumo total mensual corresponde a la suma de los consumos individuales, es decir:

Consumo total mensual (kWh) = 43,2 kWh + 176 kWh + 73,92 kWh + 11 kWh

Consumo total mensual (kWh) = 304, 12 kWh

En la pgina del Centro Nacional para la Innovacin y Fomento de las Energas Sustentables (CIFES), est disponible la Calculadora de Energa Solar, que en su seccin solar fotovoltaica cuenta con una herramienta que permite estimar el consumo de energa elctrica. Tambin se puede usar para evaluar econmicamente la instalacin de paneles fotovoltaicos. Para utilizar la calculadora se debe ingresar a la siguiente pgina: http://apps.cifes.gob.cl/calculadoras/calculadora_fv/index

http://apps.cifes.gob.cl/calculadoras/calculadora_fv/index

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En el Captulo 9 se analizar en detalle el uso de la calculadora; en esta seccin slo nos interesa ensear cmo calcular el consumo elctrico, para lo cual se debe entrar directamente en el link que dice Quiero calcular mi consumo, el cual desplegar una pestaa como la que se muestra en la Figura 5.

Figura 5. Herramienta de clculo de consumo mensual4

La calculadora entrega el consumo diario por cada tipo de artefacto y el consumo total mensual, a partir de potencias que se entregan por defecto, informacin que se puede modificar si se dispone del dato exacto.

.

4.3 Costo de energa elctrica El costo de la energa elctrica se puede obtener de las boletas y facturas de energa elctrica. Otra forma de obtener el costo en electricidad consiste en multiplicar los kWh consumidos por el precio del kWh.

El precio del kWh se encuentra publicado en las pginas web de las empresas distribuidoras (ver Tabla 5). El precio publicado corresponde a la suma del cargo nico por uso del sistema troncal (lneas de trasmisin y distribucin de la energa elctrica) y del cargo por energa base. Estos cargos varan de acuerdo al tipo de cliente, regin del pas y de la comuna.

Las tarifas de de energa elctrica son establecidas de acuerdo con frmulas de clculo fijadas cada cuatro aos mediante Decretos que establecen las distintas opciones tarifarias a las que puede acceder un usuario final, dependiendo de su tipo de consumo, el cual puede elegir libremente la

4 Fuente: Centro para la Innovacin y Fomento de las Energas Sustentables.

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opcin tarifaria de su conveniencia, por un plazo mnimo de un ao, al cabo del cual puede modificarla o mantenerla.

Dichas opciones tarifarias se han estructurado de acuerdo a las diversas formas de consumo de la energa elctrica (slo energa; potencia mxima leda o contratada; y potencia leda o contratada horariamente), bajo dos categoras de clientes: en Alta Tensin (AT) y en Baja Tensin (BT).

La inclusin en una u otra categora depende de si el usuario est conectado con su empalme a lneas de voltaje superiores o inferiores a 400 volts. As, las opciones tarifarias para los clientes en baja tensin son:

Tabla 7. Tipos de Tarifas para clientes en Baja Tensin (BT).

Tipo de Tarifa Descripcin BT1 Medicin de energa cuya potencia conectada sea inferior a 10

kW o la demanda sea limitada a 10 kW (residencial). BT2 Medicin de energa y contratacin de potencia (comercial y

alumbrado pblico). BT3 Medicin de energa y medicin de demanda mxima. BT4 Medicin de energa y alguna de las siguientes modalidades. BT4.1 Contratacin de demanda mxima de potencia en horas de

punta y de la demanda mxima de potencia. BT4.2 Medicin de demanda mxima de potencia en horas de punta

y contratacin de la demanda mxima de potencia. BT4.3 Medicin de demanda mxima de potencia en horas de punta

y de la demanda mxima de potencia suministrada. Cada una de estas tarifas tiene su correspondiente paralelo para clientes en Alta Tensin (AT).En resumen, las tarifas que cobran las distribuidoras elctricas a sus clientes dependen de:

- Si el suministro es de Alta o Baja Tensin (AT o BT). - La potencia requerida por el cliente y/o la distribucin temporal de sus consumos

mximos. - El costo asumido por la compaa distribuidora para llegar hasta las instalaciones del

cliente y la forma en que lo hizo (cableado areo o subterrneo).

Por ejemplo, para un cliente con tarifa BT1 en Concepcin, el cargo por uso del sistema troncal es 0,953 $/kWh y el cargo de energa base es 95,732 $/kWh, es decir, el precio total por kWh es $96,685 pesos (Fuente: CGE).

Si multiplicamos el precio de 1kWh por el consumo mensual, obtendremos el costo mensual de electricidad.

Usando el mismo ejemplo de la oficina de la seccin 4.2.2, tendramos:

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Costo mensual electricidad = Consumo mensual x Costo de 1 kWh

Costo mensual electricidad = 304,12 kWh x 96,685 $/kWh

Costo mensual electricidad = $29.404.-

Al finalizar esta seccin, el Beneficiario estar preparado para completar la siguiente tabla:

Tabla 8. Tabla resumen de consumo y costos de electricidad, a completar por el lector

En

ero

Febr

ero

Mar

zo

Abril

May

o

Juni

o

Julio

Agos

to

Sept

iem

bre

Oct

ubre

Nov

iem

bre

Dici

embr

e

Consumo mensual (kWh) Costo mensual (pesos)

4.4 Consumo de agua caliente sanitaria El Agua Caliente Sanitaria, ACS, corresponde al agua potable que es calentada y destinada al consumo sanitario en baos, lavado, cocina u otros usos. El consumo de ACS se divide en el consumo de agua y el consumo de la energa necesaria para calentar el agua.

4.4.1 Determinacin del consumo de agua Para determinar la energa requerida para obtener ACS, primero se debe calcular cunta agua caliente se utiliza. En la siguiente tabla se presenta una gua para estimar el consumo segn el tipo de uso.

Tabla 9. Consumo promedio de agua caliente sanitaria, segn tipo de consumidor5.

Tipo de Consumo

Consumo en Litros por Da

(l/da) Base de clculo Viviendas unifamiliares 40 Por persona Viviendas multifamiliares 30 Por persona Hospitales y clnicas 80 Por cama Centro de salud ambulatorio 60 Por usuario Hoteles (4 estrellas) 100 Por cama Hoteles (3 estrellas) 80 Por cama Hoteles/Hostales (2 estrellas) 60 Por cama Hostales/Pensiones (1 estrella) 50 Por cama Campings 60 Por emplazamiento Residencias (ancianos, estudiantes, etc.) 80 Por cama

5 Fuente: Sistemas Solares Trmicos II (MINENERGIA/GEF/PNUD/CDT, 2010).

18

Tipo de Consumo

Consumo en Litros por Da

(l/da) Base de clculo Vestuarios/Duchas colectivas 20 Por servicio Escuelas sin ducha 5 Por alumno Escuelas con ducha 30 Por alumno Cuarteles 30 Por persona Fbricas y talleres 20 Por persona Oficinas 5 Por persona Gimnasios 30 a 40 Por usuario Lavanderas 5 a 7 Por kilo de ropa Restaurantes 8 a 15 Por comida Cafeteras 2 Por almuerzo

El consumo mensual total de agua se calcula como:

Consumo mensual Agua Caliente Sanitaria (litros) = Consumo diario por usuario (litros) x N de

usuarios x das de uso mensual

4.4.2 Determinacin de la energa requerida para calentar agua Una vez conocida la cantidad de agua caliente sanitaria, se debe calcular la energa que se requiere para calentarla:

Energa mensual para calentar agua = Consumo mensual de Agua Caliente Sanitaria (litros) x 0,001163 x (T Uso C T Red C)

En la ecuacin anterior, el Factor 0,001163 corresponde al Poder Calorfico del agua en kWhlitros C

Las temperaturas de la red6

Por ejemplo, usaremos el caso de una hostal con capacidad de 20 camas, todas ocupadas durante un mes. La temperatura de la red de agua es de 10,2C, que corresponde a la temperatura media mensual para el mes de Julio en la comuna de Concepcin, y la temperatura a la que se utiliza el agua en la ducha

para cada comuna se encuentran en el Anexo 1 de este documento.

7

Primero determinamos la demanda de agua caliente sanitaria:

es de 37C.

Consumo mensual Agua Caliente Sanitaria (litros) = 50 litros/da/cama x 20 camas x 31 das

6 Temperatura de Red se refiere a la temperatura medida en C en que sale el agua potable desde la red de distribucin (caeras). 7 Para el caso del agua caliente utilizada en la ducha, una temperatura de hasta 38C (3C ms que el cuerpo humano) es suficiente para poder asearse y sentirse cmodo.

19

Consumo mensual Agua Caliente Sanitaria (litros) = 31.000 litros

Consumo mensual Agua Caliente Sanitaria (litros) = 31 m38

En segundo lugar determinamos la energa requerida para calentar el agua caliente:

Energa mensual para calentar agua = Consumo mensual de Agua Caliente Sanitaria (litros) x 0,001163 x (T Uso C T Red C)

Energa mensual para calentar agua = 31.000 litros x 0,001163 x (37C 10,2C)

Energa mensual para calentar agua = 966,2 kWh

4.5 Costo de agua caliente sanitaria El costo del agua caliente sanitaria corresponde a la suma del costo del agua potable y del costo de la energa que se utiliza para calentarla. El costo el agua potable no depende del tipo de fuente de energa que se utilice para calentar el agua, por ello no influye en el clculo del ahorro en energa. Por esa razn, en esta seccin slo se considerar el costo de la energa requerida para calentar agua.

Si se utiliza gas de caera, el costo de la energa se obtiene directamente de la lectura de las boletas de gas. Por ejemplo, la Figura 6 muestra el extracto de una boleta, en el que aparece el consumo en pesos y los estados del medidor al inicio y trmino del periodo de medicin.

Figura 6. Extracto de una boleta de la cuenta de gas.

El consumo en metros cbicos se obtiene de la resta entre la lectura actual y la lectura anterior, es decir, 6.299 m3 menos 6.292 m3, lo que es igual a 7 m3 y el costo de esto corresponde a $3.682 pesos. Es recomendable recopilar boletas o facturas de gas por un periodo de un ao, para conocer cul o cules son los meses de mayor y menor consumo.

En el caso de que el gas se utilice adems para otros usos o se utilice otro combustible para calentar agua, el costo en energa se determina de acuerdo al procedimiento descrito en el Anexo 2.

8 1 metro cbico (m3) corresponde a 1.000 litros de agua.

20

Luego de determinar el consumo de agua caliente sanitaria y la energa requerida para calentar el agua, el Beneficiario puede completar la siguiente tabla resumen.

Tabla 10. Tabla resumen consumo de agua potable y energa para obtener agua caliente sanitaria, a completar por el lector.

Ener

o

Febr

ero

Mar

zo

Abril

May

o

Juni

o

Julio

Agos

to

Sept

iem

bre

Oct

ubre

Nov

iem

bre

Dici

embr

e

Consumo mensual de agua caliente (litros)

Energa requerida para calentar agua (kWh)

Costo mensual en combustible (pesos)

Tipo de combustible

4.6 Consumo de energa para calefaccin En esta seccin el Beneficiario podr determinar la energa que requiere para la calefaccin de un ambiente (oficina, casa, cabaas, etc.).

La energa requerida para calefaccin depende de factores como:

- Tamao del ambiente a calefaccionar. - Nivel de aislacin de la edificacin. - Eficiencia del sistema de generacin de calor. - Zona climtica en la que se ubica el espacio a calefaccionar. - Temperatura de confort de los usuarios.

El consumo de energa para calefaccin se puede determinar directamente de las cuentas de los consumo de gas natural o electricidad, o bien, a partir de la cantidad de gas licuado, lea o parafina comprada mensualmente, segn sea el tipo de combustible utilizado para calefaccin.

A partir de la cantidad de combustible utilizado, se puede determinar la cantidad de energa que se requiere para calefaccin:

Energa para calefaccin mensual (kWh) = Poder calorfico combustible x consumo de combustible mensual x rendimiento calefactor

Los rendimientos para diferentes sistemas de calefaccin se presentan en la siguiente tabla:

21

Tabla 11. Rendimiento promedio de equipos para calefaccin por combustin directa.

Equipo Rendimiento Estufa a gas abierta (mitad con termostato, mitad sin termostato) 0,9 Estufa a gas con chimenea 0,67 Chimenea a lea sin termostato 0,13 Cocina a lea sin termostato 0,43 Calefactor a lea convencional sin termostato 0,64 Salamandra a lea sin termostato 0,34 Estufa a pellets 0,89 Estufa a parafina (mitad con termostato, mitad sin termostato) 0,9 Estufa elctrica (mitad con termostato, mitad sin termostato) 0,95

De la Tabla anterior podemos notar las importantes diferencias entre los rendimientos de distintos tipos de equipos para calefaccin. El rendimiento del equipo de calefaccin debera ser un factor clave a la hora de seleccionar el tipo de equipo que se comprar y utilizar, ya que el rendimiento influye en la cantidad de combustible que deber comprar para obtener el calor que necesito.

Los poderes calorficos para algunos combustibles se presentan en la Tabla 12:

Tabla 12. Poderes calorficos de combustibles comunes9.

Combustible Poder calorfico Gas licuado 14,036 kWh/kg Parafina 12,876 kWh/litro Gas natural10 6,11 - 10,82 kWh/m3

Lea 4,18 kWh/kg

Por ejemplo, si mensualmente una casa consume 25 litros de parafina en calefaccin, la energa

consumida al mes es:

Energa calefaccin mensual (kWh) = 9,83 kWh/litros x 25 litros x 0,9

Energa calefaccin mensual (kWh) = 221,2 kWh

4.7 Costo de calefaccin En esta seccin se determinar el costo de energa en calefaccin, el cual se puede determina

multiplicando el consumo de combustible mensual por el precio del combustible.

Costo mensual calefaccin (pesos) = Consumo mensual combustible x precio combustible

9 Se utilizaron los Poderes Calorficos del Balance Energtico 2013, disponible en el Ministerio de Energa (www.minenergia.cl). 10 Corresponden a las dos lneas comercializadas por Gas Sur en la Regin del Biobo: 5.250 KCal/m3 y 9.300 KCal/m3.

http://www.minenergia.cl/

22

En la siguiente tabla se presentan precios referenciales para algunos combustibles comunes

utilizados en calefaccin.

Tabla 13. Precios referenciales para diferentes combustibles utilizados en calefaccin.

Combustible Precio Gas licuado11 1.120 pesos/kg Parafina12 663 - 824 pesos /litro Gas natural13 359 - 1.912 pesos/m3 Lea14 100 - 150 pesos/kg

Para el ejemplo anterior, el costo de combustible sera:

Costo mensual calefaccin (pesos) = 25 litros x 700 $/litros

Costo mensual calefaccin (pesos) = $17.500.-

Con la informacin entregada en esta seccin el lector podr completar la siguiente tabla:

Tabla 14. Tabla resumen de costo en calefaccin.

Ener

o

Febr

ero

Mar

zo

Abril

May

o

Juni

o

Julio

Agos

to

Sept

iem

bre

Oct

ubre

Nov

iem

bre

Dici

embr

e

Combustible utilizado Consumo combustible Energa (kWh/mes) Costo (pesos/mes)

11 Precio referencial. 12 Fuente: Comisin Nacional de Energa. 13 Precio lista para consumo hasta 50 m3 al mes. Estos varan dependiendo del nivel de consumo y de la tarifa contratada. El valor real se obtiene de la boleta de gas. Fuente: Gas Sur S.A. 14 Precio referencial.

23

5 Anlisis de eficiencia energtica Antes de pensar en invertir en un proyecto de autoabastecimiento en ERNC, el dueo de una MIPYME debe analizar que tan eficiente es su empresa en la utilizacin de energa, identificando acciones e inversiones menores, que pueden concretarse en el corto plazo, tendientes a:

- Reducir el consumo energtico, sin disminuir la calidad de los bienes y/o servicios que provee la empresa, y sin disminuir el confort de los trabajadores de la empresa.

- Mantener o reducir el consumo energtico, aumentando la capacidad de produccin y/o confort de los trabajadores de la empresa.

Lo anterior se conoce como Eficiencia Energtica, que se define como el conjunto de acciones que permiten optimizar la relacin entre la cantidad de energa consumida y los productos y servicios finales obtenidos. Por eso, ser eficientes con el uso de la energa significa hacer ms con menos.

El reducir el consumo de energa trmica y/o elctrica implica que la inversin necesaria para la instalacin de un proyecto de Energa Renovable sea menor, debido a que las necesidades energticas se han reducido.

La Agencia Chilena de Eficiencia Energtica (AChEE) es una fundacin de derecho privado, sin fines de lucro, dedicada a promover, fortalecer y consolidar el uso eficiente de la energa articulando a los actores relevantes, a nivel nacional e internacional, e implementando iniciativas pblico privadas en los distintos sectores de consumo energtico, contribuyendo al desarrollo competitivo y sustentable del pas. En su pgina web, www.acee.cl, es posible encontrar diverso material tcnico y guas que entregan informacin y consejos sobre cmo incorporar la Eficiencia Energtica en nuestras actividades productivas15

A modo de ejemplo indicamos algunos consejos y medidas de eficiencia energtica que pueden ser llevadas a cabo en una MIPYME.

.

a) Consejos prcticos para el uso eficiente de la electricidad - Cambiar las ampolletas incandescentes, tubos fluorescentes y luces halgenas, por unos

de alta eficiencia. - Instalar sensores de movimiento en luces de exterior. - Apagar las luces al salir de una habitacin o cuando no se est utilizando. - Desenchufar los artefactos elctricos en desuso. - Iluminar directamente las reas de trabajo, como escritorios, de modo de aprovechar de

una mejor forma la energa.

15 Las Guas y herramientas de clculo se encuentran disponibles en el siguiente link: http://www.acee.cl/eficiencia-energetica/ee

http://www.acee.cl/http://www.acee.cl/eficiencia-energetica/eehttp://www.acee.cl/eficiencia-energetica/ee

24

- Configurar la pantalla de los computadores en modo ahorro de energa, o apagarla cada vez que se abandone el escritorio por unos minutos.

- Utilizar termos para conservar agua caliente, de modo de no tener que encender tan seguido el hervidor elctrico.

- Cambiar los refrigeradores y congeladores antiguos si tienen ms de 10 aos de uso, debido a que stos consumen aproximadamente el doble que los equipos nuevos.

- Revisar el estado de las gomas de las puertas de refrigeradores. - Aprovechar la luz natural al mximo.

b) Consejos prcticos para el uso eficiente de la energa para generar agua caliente sanitaria - Cuando se utilice calefn a gas, apagar la llama del piloto cuando no se est utilizando. - Regular la temperatura del agua desde el calentador de agua (calefn, termo elctrico o

caldera) y no agregando agua fra en la ducha, ya que se pierde energa. - Si se cuenta con un calentador de agua con termostato, ajustar la temperatura alrededor

de 46C. - Realizar mantenciones de los calentadores de agua, para aprovechar mejor la energa. - Instalar el calentador de agua cerca del lugar de consumo as se disminuye las prdidas de

energa en el trayecto.

c) Consejos prcticos para el uso eficiente de la energa en calefaccin - Elegir la estufa o calefactor de un tamao acorde con el lugar que se va a calefaccionar. - Verificar el estado y la correcta instalacin de la aislacin del techo, ya que es por ah

donde se pierde gran parte de la energa. - Verificar el estado y la correcta instalacin de los sellos de puertas y ventanas, para evitar

prdidas de calor. - Si se cuenta con sistema de calefaccin con termostato, no prender y apagar ste a cada

rato, porque de este modo se gasta ms energa. - Si es posible, cambiar las ventanas con vidrio convencional por termopaneles, para

disminuir las prdidas de calor por los vidrios.

A la hora de implementar las medidas de eficiencia energtica, se debe contar con el compromiso de la administracin de la empresa y de cada uno de los trabajadores.

Una vez que se identifique las medidas que pueden llevarse a cabo en la MIPYME, el Beneficiario puede completar la siguiente tabla resumen:

25

Tabla 15. Tabla resumen anlisis eficiencia energtica.

Energa a ahorrar Medida a tomar Tiempo implementacin

Estimacin de ahorro mensual en pesos

Un ejemplo de clculo se presenta en el Anexo 3.

26

6 Las Energas Renovables No Convencionales Las fuentes de energas renovables se caracterizan porque en sus procesos de transformacin y aprovechamiento en energa til no se consumen ni se agotan en la escala de tiempo humana, adems, generan impactos ambientales significativamente menores comparados a los impactos generados por tecnologas basadas en otras fuentes fsiles, sobre todo los impactos relacionados con emisiones contaminantes a la atmsfera y los efectos sobre el Cambio Climtico derivados de ello.

En Chile se reconocen como Energas Renovables No Convencionales, ERNC, a las energas elica, solar, marina, geotrmica, pequea hidrulica (menores a 20 MW) y bioenerga.

Los beneficios que conlleva el abastecimiento, parcial o total, de energa a partir de fuentes renovables no convencionales en la pequea y mediana empresa son:

- Reduccin en los costos de produccin debido a la disminucin en el consumo de combustible fsiles y/o a la disminucin del consumo de electricidad desde el sistema elctrico. En algunos casos tambin se logran menores costos de operacin (biomasa).

- El costo de la energa se independiza de la variabilidad del precio de los combustibles fsiles y del precio de la electricidad en el mercado.

- Aumento de la seguridad energtica, debido a la disminucin de la dependencia en el suministro energtico externo.

- Reduccin de los impactos ambientales locales (huella de carbono y emisiones contaminantes locales).

- Mejora en la gestin energtica y ambiental. - Valorizacin de residuos en el caso que stos se utilicen para generar energa

A continuacin se presenta una breve descripcin de cada uno de los tipos de ERNC.

6.1 Pequea hidrulica La energa hidrulica corresponde a la energa obtenida a partir de flujos superficiales de agua. Las tecnologas de utilizacin se basan en la canalizacin de agua en centrales hidroelctricas, para operar turbinas hidrulicas, las que a su vez alimentan a generadores para producir electricidad.

Existen dos tipos de centrales hidroelctricas, stas son: centrales de pasada, las cuales aprovechan la energa cintica del agua; y centrales de embalse, que almacenan agua y cuya energa primaria es la potencial (diferencia de altura).

La Ley 20.257 considera como renovable no convencional a una central hidroelctrica cuya potencia instalada sea menor a 20 MW y se denomina pequea hidrulica.

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La ventaja de este tipo de energa es que las tecnologas para su utilizacin son ampliamente conocidas, no requieren grandes espacios, tienen bajo costo de mantencin y operacin y generan bajo impacto ambiental en comparacin con grandes centrales de embalse.

Entre las desventajas se tiene la variabilidad del recurso hdrico durante el ao y el requerimiento de la tramitacin para la obtencin de los derechos de agua.

6.2 Energa Geotrmica La energa geotrmica corresponde a la energa, en forma de calor, contenida en el interior de la tierra, la cual puede ser utilizada para generar energa elctrica y/o trmica. Esta fuente de energa se presenta principalmente en zonas de alta actividad volcnica y fallas geolgicas, sin embargo existen tecnologas que pueden utilizar la temperatura de la tierra sin necesidad de realizar grandes perforaciones. Las tecnologas para su aprovechamiento se pueden clasificar segn la temperatura de la fuente en:

- Geotermia de alta entalpa: Utilizan fuentes de vapor de alta temperatura (sobre 200C) para mover directamente una turbina y generar electricidad.

- Geotermia de media entalpa: Utilizan temperaturas entre 150 y 200C, para aplicaciones trmicas o generar electricidad.

- Geotermia de baja entalpa: Son aplicaciones trmicas que aprovechan fuentes de agua de baja temperatura o el calor del subsuelo (temperatura menor a 150C). Este tipo de energa geotrmica tiene aplicaciones de menor escala y que actualmente se utilizan en Chile.

Las ventajas de este tipo de energa son su estabilidad a lo largo del ao (no tiene variabilidad en las temperaturas), tiene una alta disponibilidad, las tecnologas para su aprovechamiento se encuentran maduras y no se requiere de mucho espacio para su instalacin. Sin embargo tiene la desventaja de un alto costo de inversin e incertidumbre por la perforacin requerida para la explotacin del recurso, para los casos de Geotermia de alta entalpa.

6.3 Energa Marina Es la energa contenida en el mar, ya sea cintica, potencial o qumica. Las tecnologas de aprovechamiento se clasifican, de acuerdo al tipo de energa, en:

- Undimotriz: Consisten en sistemas que aprovechan el movimiento oscilatorio de las olas, absorbiendo tanto su energa cintica como potencial. Estos pueden ser dispositivos flotantes horizontales o verticales, que aprovechan la amplitud de las olas. Adems, existen dispositivos fijos en la lnea de costa, que aprovechan la presin ejercida por la rompiente o la oscilacin vertical de la columna de agua.

- Mareomotriz: Aprovecha el movimiento natural de ascenso (pleamar) o descenso (bajamar) de las aguas. Las principales fuentes de generacin mareomotriz son aquellas ubicadas mar adentro y las ubicadas en estuarios. Las tecnologas de energa mareomotriz

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se clasifican principalmente en centrales de barrera, flujos de mareas y tecnologa de flujo estuarial.

- Corrientes ocenicas: Estas tecnologas aprovechan la energa hidrocintica producida por las grandes corrientes ocenicas.

Las ventajas de la energa marina es que est presente en las costas de todo el mundo, se presenta en diversas formas utilizables y las tecnologas para su utilizacin son escalables. Sin embargo, stas tienen asociado alto costo de inversin y no estn maduras tecnolgicamente hablando, ya que no se cuenta con aplicaciones comerciales de pequea escala que se puedan adquirir para su aprovechamiento. Adems, la disponibilidad del recurso es variable y se compite por espacio con mltiples usos en lnea de costa (pesca, recreacin, puertos, etc.).

6.4 Bioenerga La bioenerga es la energa obtenida a partir de la biomasa, que a su vez se define como toda materia orgnica, de origen vegetal o animal, o procedente de la transformacin de la misma, ya sea en forma natural o artificial. La biomasa puede ser utilizada para producir energa trmica, electricidad o biocombustibles (slidos, lquidos o gaseosos) y se clasifica en:

- Biomasa natural: Es aquella que se encuentra en la naturaleza sin intervencin humana. Un ejemplo lo constituyen los desechos naturales de un bosque.

- Biomasa residual: Es aquella que proviene de las actividades agrcolas, ganaderas y forestales. Los vertidos biodegradables tales como las aguas residuales urbanas, industriales o purines tambin se consideran biomasa residual.

- Cultivos energticos: Cultivos realizados con la finalidad de producir biomasa transformable en biocombustible.

Entre las ventajas de esta fuente energtica podemos decir que es una fuente muy verstil, siendo posible generar electricidad, calor o ambos (cogeneracin) a partir de diversos procesos fsico qumicos. Tiene factores de planta similares al de los de un combustible fsil (superior al 80% de funcionamiento). Sus costos de operacin son menores que el de las tecnologas fsiles tradicionales.

La desventaja pasa por depender mucho de la disponibilidad de la biomasa, la cual no siempre est disponible en un mismo lugar, cantidad y/o calidad, debido a dispersin de las fuentes.

6.5 Energa Elica La energa elica se produce por la transformacin de la energa cintica contenida en el viento en energa utilizable. Debido a que el viento se produce por las diferencias de temperaturas entre las masas de aire en la atmsfera, la que es calentada por el sol, se considera a la energa elica como una forma indirecta de energa solar.

29

Las tecnologas para la utilizacin de la energa elica consisten bsicamente en turbinas cuyas aspas se mueven producto del viento. Este movimiento (energa mecnica) puede convertirse en energa elctrica por medio de un generador, o bien, ser utilizado directamente para movimientos mecnicos, como por ejemplo un sistema de bombeo.

La ventaja de la energa elica es que su utilizacin no genera emisiones a la atmsfera, es compatible con otros usos de suelo, como la agricultura y la ganadera.

Entre las desventajas se puede mencionar la generacin de ruido por las turbinas elicas y el impacto visual, alterando el paisaje.

6.6 Energa Solar La energa solar corresponde a la energa recibida en la tierra proveniente del sol. La energa recibida en la superficie de la tierra recibe el nombre de irradiancia, y vara segn la hora del da, la inclinacin de los rayos del sol y la cobertura de las nubes.

La radiacin global recibida en una superficie es la suma de las componentes directa y difusa. La radiacin directa proviene del disco solar, mientras que la difusa se origina de la dispersin de la radiacin de la atmsfera y proviene de todo el cielo, excepto del disco solar.

La energa solar puede ser utilizada directamente para generar electricidad (sistemas fotovoltaicos), o bien, para generar calor (colectores solares trmicos). Adems, es posible generar indirectamente energa elctrica, mediante sistemas de concentracin solar de potencia.

Esta energa es la ms abundante y est disponible en toda la superficie de la tierra. Su desventaja radica en que se encuentra disponible slo durante las horas del da y su intensidad es variable segn la estacin del ao, hora del da, latitud, longitud. En los ltimos dos aos, los costos de las tecnologas de Energa Solar han experimentado significativas reducciones, junto con hacerse ms conocidas y accesibles en trminos tcnicos.

30

7 Anlisis del recurso Conocido el consumo de energa, es necesario analizar cul es la fuente de energa renovable ms apropiada para el lugar de emplazamiento y cuantificarla. Para ello es bueno analizar ms de una opcin.

En este Captulo, se revisarn los aspectos claves que se deben tener en cuenta al analizar cada uno de los recursos y el Beneficiario podr responder a las preguntas sobre qu tipo de consumo energtico se va a suplir y qu recurso energtico se va a utilizar. En la siguiente figura se presentan tipos de necesidades que se pueden satisfacer con distintos recursos energticos, considerando soluciones a pequea escala.

Figura 7. Principales recurso utilizados para autoabastecimiento en las MIPYME16

7.1 Recurso viento

.

La generacin de energa a partir del viento depende fundamentalmente de las condiciones del lugar donde se quiere realizar el proyecto de generacin (geografa, clima, entre otras).

Al momento de evaluar el recurso elico, se deben tener en cuenta la velocidad, direccin y frecuencia del viento. Las fuentes para obtener la informacin requerida para la caracterizacin de los vientos, se pueden dividir en:

- Inspeccin visual, que consiste en la observacin de la copa de los rboles para tener una nocin de la direccin y de la magnitud del viento,

- Campaas de medicin, que consisten en mediciones en el sitio donde se instalar el sistema elico, por un periodo de tiempo de al menos un ao, y

- Mapas basados en simulaciones realizadas con modelos de vientos, que describen a gran escala el potencial mundial, nacional y local de generacin elica. Muchos de los mapas

16 Fuente: Elaboracin propia.

Viento Radiacin solar Caudales superficiales de agua Biomasa (principalmente Biogs)

Electricidad

Radiacin solar Biomasa (biogs y madera como pellet o

chip) Geotermia de baja entalpa

Energa trmica(calor/fro)

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elicos son de uso pblico y entregan la informacin requerida para una evaluacin preliminar de un proyecto.

En el sitio web http://walker.dgf.uchile.cl/Explorador/Eolico2/, se encuentra disponible el Explorador Elico, que permite analizar informacin de los vientos y el desempeo de diferentes tecnologas en Chile. En la siguiente figura se muestra la interfaz del explorador:

Figura 8. Interface de explorador elico17

Al hacer clic sobre el mapa, se puede mover la ubicacin del indicador de posicin, de acuerdo al sitio que se quiere analizar. El mapa muestra la velocidad promedio del viento en el sitio a 95 m de altura. El ejemplo corresponde a una zona de la playa de Dichato, en donde la velocidad promedio se encuentra entre 5 y 6 m/s.

.

Para una informacin ms detallada se debe ir a la seccin reportes, en la que se puede analizar tanto los vientos como el desempeo de las tecnologas. Al hacer clic en reportes, se desplegar una pestaa como la mostrada a continuacin:

17 Fuente: Departamento de Geofsica, Universidad de Chile.

http://walker.dgf.uchile.cl/Explorador/Eolico2/

32

Figura 9. Interface de explorador elico. Pestaa para seleccionar el tipo de reporte18

En ella, se pueden definir exactamente las coordenadas del sitio y se puede seleccionar la altura a la que se quiere realizar la evaluacin.

.

Si se selecciona como variable analizar viento, el informe que se generar incluir la siguiente informacin:

- Las velocidades mximas, mnimas y promedios mensuales - Ciclos - Frecuencias - Direccin del viento

Si se selecciona como variable a analizar la potencia del aerogenerador, se desplegar otra pestaa con modelos y potencia de aerogeneradores comerciales, entre los cuales se debe seleccionar el que se quiere evaluar. El reporte mostrar informacin estadstica, tal como 18 Fuente: Departamento de Geofsica, Universidad de Chile.

33

promedios anuales, mensuales, frecuencia, ciclos, entre otros, de la potencia generada por el aerogenerador seleccionado.

7.2 Recurso Solar El recurso solar se caracteriza porque presenta ciclos a lo largo del da y durante el ao. La variacin a lo largo del da se produce por la el movimiento de rotacin de la tierra, lo que se evidencia en la existencia del da y de la noche. La radiacin solar slo se recibe durante las horas del da. Con respecto al ciclo anual de la radiacin del sol, se produce por el movimiento de traslacin de la tierra alrededor del sol. Los valores ms altos de radiacin se producen en los meses de verano, en los que la tierra se encuentra ms cerca del sol.

La radiacin global recibida en una superficie se mide en W/m2 y corresponde a la suma de la radiacin directa proviene del disco solar y de la radiacin difusa, que se origina de la dispersin de la radiacin de la atmsfera y proviene de todo el cielo, excepto del disco solar.

En la evaluacin del recurso solar se debe considerar las posibles zonas en las que se puede producir sombra a lo largo del da, debido a que las sombras afectan el rendimiento de los sistemas solares, especialmente los sistemas fotovoltaicos. En el caso de la existencia de vegetacin, se debe considerar el crecimiento de sta en el tiempo, crecimiento que podra generar sombras en el futuro.

Las principales fuentes de obtencin de informacin del recurso solar son la utilizacin de mapas solares, basados en informacin satelital y las mediciones en terreno, que deben realizarse por un periodo de tiempo suficientemente largo, para obtener datos que sean precisos y estadsticamente representativos. Las mediciones en terreno generalmente se realizan cuando se ha planificado la construccin de una planta de energa solar fotovoltaica, por ejemplo.

Uno de los mapas solares disponible para uso pblico, es el que se encuentra en el sitio http://walker.dgf.uchile.cl/Explorador/Solar2/, en l se encuentra informacin sobre el recurso solar en Chile, generada a partir de modelos atmosfricos y datos satelitales, para el periodo comprendido entre 2003 y 2011, con una resolucin espacial de 1 kilmetro. En la Figura 10 se muestra la interfaz del explorador de energa solar.

http://walker.dgf.uchile.cl/Explorador/Solar2/

34

Figura 10. Interface explorador solar19

La ubicacin se selecciona haciendo clic sobre el mapa y, en la Figura 10, el ejemplo muestra la radiacin promedio en Concepcin. De acuerdo a la leyenda, la radiacin es del orden de 5 kWh/m2. Para mayor detalle se puede obtener un reporte completo en la seccin Reportes que aparece en la barra men a la izquierda de la pantalla, en donde se abrir una pestaa como la mostrada a continuacin, en la cual se puede definir con exactitud la ubicacin del sitio:

.

19 Fuente: Departamento de Geofsica, Universidad de Chile.

35

Figura 11. Interface explorador solar. Pestaa para generacin de reporte20

El informe que se genera presenta la radiacin global horizontal, promedio mensual y anual para los aos 2003 a 2011, el promedio mensual para el periodo completo e informacin sobre frecuencia de nubosidad y ciclos de la radiacin diaria promedio.

.

La mayora de los datos obtenidos de radiacin solar, corresponden a la radiacin global que incide sobre una superficie horizontal, la cual se debe corregir con un factor que depende de la latitud del lugar donde se quiere instalar un sistema solar, la inclinacin del captador de energa solar y la orientacin de ste. En el Anexo 4 se presentan los factores de correccin para la radiacin global horizontal, segn la latitud e inclinacin. La latitud de cada comuna de la Regin del Biobo, se encuentra en el Anexo 1.

7.3 Biomasa para produccin de biogs La biomasa que puede ser convertida en biogs se conoce como biomasa digestible y la evaluacin del recurso se realiza en base a la cantidad de biomasa disponible. Con excepcin de las plantaciones energticas, la biomasa utilizada para la produccin de biogs corresponde a biomasa residual, la cual puede ser seca o hmeda. Algunos tipos de biomasa digestible son: estircol y purines de animales, desechos de plantaciones, desechos forestales, residuos de mataderos, residuos agroindustriales, residuos industriales lquidos, residuos domsticos lquidos, lodos de plantas de tratamiento de aguas.

La determinacin de la cantidad de biomasa para la generacin de biogs depende del tipo de biomasa a utilizar y del cmo se realiza el proceso, cultivo o crianza que la genera. Debido a lo

20 Fuente: Departamento de Geofsica, Universidad de Chile.

36

anterior, la mejor fuente de informacin corresponde a la observacin y experiencia del productor, que sabe cunto residuo genera en su proceso, cultivo o crianza. De no tener esa informacin disponible, se presenta a continuacin estimaciones de la generacin de residuos.

a) Estircol y orina de animales.

La cantidad de estircol y orina generados por un animal es variable, ms an las tasas de recuperacin de stos. Se puede estimar a partir de la cantidad de animales con las que cuenta el productor. En la Tabla 16 se presentan las tasas de generacin de sustrato para porcinos, cerdos y aves.

Tabla 16. Generacin de sustrato para porcinos, bovinos y aves21.

Especie Slidos Totales (ST) (%)

Slidos Voltiles (SV)

(%ST)

Rendimiento de Biogs Fraccin de Metano (%) m3/Masa Fresca m3/tSV

Purines Vacunos 8 - 11 75 - 82 20 30 200 500 60 Estircol Vacunos -25 68 - 76 40 - 50 210 - 300 60 Purines Porcinos -7 75 - 86 20 35 300 - 700 50 - 70 Estircol Porcinos 25 75 - 80 55 - 65 270 - 450 60 Guano de Aves -32 63 - 80 70 - 90 250 - 550 60

b) Desechos de cultivos de temporada

En la siguiente tabla se presenta la tasa de generacin de residuos y la disponibilidad de materia orgnica para la produccin de biogs.

Tabla 17. Generacin de desechos y disponibilidad de materia orgnica seca para producir biogs, a partir de los principales cultivos de temporada22.

Cultivo

Tasa de generacin residuos Ton residuos/ton produccin

Humedad de residuos generados

Disponibilidad de residuos

Maz 0,87 20 % 20 % Trigo 0,98 15 % 30 % Papa 0,94 80 % 10 % Raps 1 20 % 10 %

Remolacha 1 96 % 10 % Como ejemplo se calcular la cantidad de materia orgnica seca disponible para la produccin de biogs, considerando una produccin de 200 toneladas mensuales de trigo.

21 Fuente: Gua de Planificacin para Proyectos de Biogs en Chile, GIZ, Ministerio de Energa, 2012. 22 Fuente: Elaboracin a partir de Gua de Planificacin para Proyectos de Biogs en Chile, GIZ, Ministerio de Energa, 2012.

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Materia orgnica seca disponible (ton/mes) =

Produccin tasa de generacin (100 Humedad)

100

% disponibllidad100

Materia orgnica seca disponible tonmes

= 400tonmes

(100 15)

100

30100

= 102tonmes

En la tabla siguiente se presenta las tasas de generacin de residuos para otros cultivos de temporada:

Tabla 18. Tasa de generacin de residuos de cultivos de otros cultivos de temporada23.

Cultivo Tasa de generacin residuos Ton residuos/ton produccin

Cebada 1 Centeno 0,85 Poroto 0,99 Lenteja 1

Maravilla 0,86 Lupino 1 Arroz 1

De no disponerse la humedad de los desechos de los cultivos de temporada que se presenta en la Tabla 17, sta se debe obtener de forma experimental. Esto se puede realizar utilizando un medidor de humedad (higroscopio) porttil.

7.4 Biomasa para generacin de energa trmica La biomasa que puede ser transformada en energa trmica mediante procesos termoqumicos tales como, combustin y gasificacin, se puede dividir en biomasa forestal, biomasa agrcola y plantaciones energticas.

La biomasa forestal puede provenir de residuos del manejo y cosecha de plantaciones forestales y residuos de la industria forestal. Entre los residuos del manejo y cosecha forestal se encuentran ramas, rboles de tamao pequeo sin inters comercial, copa de rboles, pie de rboles secos, etc. Entre los residuos de la industria forestal se encuentran aserrines, virutas, astillas, corteza, tacos, polvo de lijado, etc.

La biomasa agrcola se divide en residuos de plantaciones agrcolas estacionarias, residuos de poda de especies leosas como la vid, olivos o frutales, y residuos de la industria agroalimentaria.

23 Fuente: Elaboracin a partir de informacin de Ministerio de Energa.

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Las plantaciones energticas corresponden a plantaciones cuyo nico fin es producir biomasa para la produccin de energa.

Las principales propiedades de la biomasa que determinan la cantidad de energa que se puede obtener de la biomasa son:

- Poder calorfico, que corresponde a la energa generada al quemar la biomasa y se expresa kWh/kg,

- Contenido de humedad, que corresponde a la cantidad de agua que tiene la biomasa y se expresa en porcentaje,

- Densidad aparente, que corresponde a la masa que ocupa un volumen determinado de biomasa, y

- Contenido de cenizas, que son los residuos inorgnicos que quedan despus de la combustin de la biomasa.

El contenido de cenizas y el poder calorfico son propios de cada especie, mientras que la densidad aparente depende del grado de compactacin de la biomasa, de la compresibilidad y de la humedad.

Al utilizar biomasa hmeda, parte de la energa disponible de la biomasa se utiliza para secar sta, por lo que se obtiene menos energa til, adems, se generan una mayor cantidad de emisiones contaminantes.

La densidad afecta a los costos de manejo y transporte de biomasa, ya que al disminuir la densidad, se requiere procesar, transportar y almacenar un mayor volumen de biomasa.

Los procesos de pre-tratamiento de biomasa tienen por objetivo adaptar la biomasa a un formato adecuado para su manejo o bien para su uso energtico. Entre ellos se encuentra, secado, cuyo objetivo es disminuir el contenido de humedad de la biomasa, molienda, astillado y trituracin, que permiten disminuir el tamao de las partculas de la biomasa, y densificacin, cuyo objetivo es reducir el volumen que ocupa una masa determinada de biomasa. Entre los procesos de densificacin se encuentran el enfardado y la fabricacin de pellets y briquetas. La importancia de los procesos de pre-tratamiento es que stos permiten la obtencin de un combustible de mayor calidad, lo que aumenta la cantidad de energa til y disminuye las emisiones de contaminantes ambientales.

En el Anexo 5 se presentan densidades y poderes calorficos de algunos tipos de biomasa utilizadas para energa trmica.

La cuantificacin del recurso se puede realizar a partir del tamao del terreno en el que se encuentra la plantacin forestal o cultivo donde se generan los residuos. Los datos se pueden obtener por muestreo, a partir de datos histricos o a partir de la cantidad de residuos generada predios similares (mismos tipo de siembra o plantacin, manejo, riego, cosecha, clima y suelo). El

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muestreo consiste en determinar la cantidad residuos en una hectrea representativa, asumiendo que todo el predio se comportar de la misma forma.

Tambin se puede cuantificar la cantidad de biomasa generada por unidad de producto, lo que se puede obtener de datos histricos y por muestreo. Este mtodo se puede utilizar tanto en cultivos como en plantas transformadoras, como aserraderos, en donde se puede conocer la cantidad de residuos, como aserrn.

Es importante sealar que no toda la biomasa generada est realmente disponible, ya que por razones fsicas (dificultad de acceso, distancia u otro) o de costo, no es posible utilizar todos los residuos que se generan. Es por eso que la contraparte tcnica del proyecto debe evaluar cuanta cantidad de esa biomasa es utilizable.

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8 Soluciones tecnolgicas a pequea escala con ERNC En este Captulo se presentarn tipos de sistemas de autoabastecimiento energtico a pequea escala, basados en Energas Renovables No Convencionales.

8.1 Generacin de energa elctrica 8.1.1 Sistemas fotovoltaicos Los sistemas fotovoltaicos estn compuestos principalmente por mdulos fotovoltaicos, los cuales estn constituidos por una o ms celdas fotovoltaicas, las cuales se construyen de un material semiconductor, capaz de absorber la energa solar y generar un voltaje elctrico (Corriente Continua).

A medida que aumenta la intensidad de la radiacin solar, mayor ser la energa generada, sin embargo, cabe destacar que no se requiere necesariamente de luz brillante directa, si no que es posible generar energa en los das nublados. Las celdas fotovoltaicas que existen en el mercado se dividen en:

- Celdas de silicio cristalino: basadas en cristales de silicio y que se clasifican en las que utilizan una sola capa de cristal (monocristalinos) y las que utilizan 2 o ms capas de cristales de silicio (policristalinos). La potencia de estos paneles es escalable y oscila entre 5 y 300 Wp (Watt peak), para los policristalinos y entre 80 y 200 Wp (Watt peak), para los monocristalinos.

- Thin Films: Estas celdas se componen de capas muy delgadas de materiales fotovoltaicos, que se disponen sobre un soporte de vidrio, plstico o acero inoxidable. Su costo de construccin es menor a los de los paneles de cristales de silicio, sin embargo, su eficiencia es menor. El material ms utilizado para la construccin de estas celdas es el silicio amorfo. La potencia de las celdas es escalable y vara entre 20 y 200 Wp (Watt peak) por celda.

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Figura 12. Ejemplo de instalacin de sistema fotovoltaico24

Con respecto a la estructura que soporta los mdulos fotovoltaicos, stas pueden ser:

.

- Fijas: Son aquellos que tienen una orientacin y ngulo de inclinacin fijos. - Seguidores solares: Estos soportes realizan un seguimiento del sol, para maximizar la

radiacin incidente en los mdulos. Estos seguidores pueden ser en un eje (movimiento diario del sol) o de dos ejes para los movimientos diarios y anuales del sol.

Existen tres principales tipos de configuraciones para generacin de electricidad con paneles fotovoltaicos, stos son:

- Sistemas sin conexin a la red elctrica: Estos sistemas se encuentran aislados y entregan energa directamente desde el sistema de generacin fotovoltaico hasta el consumidor. Los principales componentes de estos sistemas son:

o Banco de batera: se utiliza para almacenar la energa generada por el o los mdulos fotovoltaicos, permitiendo al usuario disponer de energa cuando no haya luz solar o haya poca. Adems, la batera entrega un voltaje constante para el funcionamiento de los equipos.

o Regulador de carga: es un dispositivo que protege a la batera contra la sobrecarga y la descarga profunda.

o Inversor de corriente: es un dispositivo cuya funcin es convertir la Corriente Continua entregada por el sistema de generacin fotovoltaica, en Corriente Alterna. No se requiere si el consumo requiere Corriente Continua.

Las siguientes figuras muestran ejemplos de configuraciones para sistemas aislados:

24 Fuente: Ministerio de Energa.

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Figura 13. Esquema sistema generacin fotovoltaica aislada de Corriente Continua25

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Figura 14. Esquema sistema generacin fotovoltaica aislada de Corriente Alterna26

- Sistemas conectados a la red: Consisten en sistemas de generacin que entregan energa elctrica directamente a las redes de distribucin, lo que se conoce como generacin distribuida.

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En relacin a los Sistemas conectados a la red, es importante indicar que el 22 de marzo de 2012 se public en el Diario Oficial la Ley N 20.571 que regula el pago de las tarifas elctricas de las generadoras residenciales, la que como disposicin transitoria contiene un artculo que seal que la entrada en vigencia de esta ley sucedera a la publicacin del reglamento de esa norma. Dicho reglamento fue publicado el 6 de septiembre del ao en curso, y entr en vigencia el 22 de octubre de 2014.

En la siguiente Figura se puede revisar la configuracin de un sistema fotovoltaico segn la Ley 20.571.

25 Fuente: Elaboracin propia. 26 Fuente: Elaboracin propia.

Paneles Fotovoltaicos

Regulador de Carga

Luminarias y Artefactos 220V CA

Bateras

Inversor de Corriente

Paneles Fotovoltaicos

Regulador de Carga

Luminarias y Artefactos

12V CC

Bateras

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Figura 15. Esquema de configuracin de sistema de generacin fotovoltaica segn Ley 20.57127

Toda la informacin respecto a los procesos de conexin y solicitudes que se deben realizar est disponible en la siguiente pgina web:

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http://www.minenergia.cl/ley20571/index.html

8.1.2 Bombeo solar (energa solar fotovoltaica) El bombeo solar consiste en la extraccin de agua desde pozos, embalses o cursos de agua, utilizando una bomba que funciona energa generada por uno o ms paneles fotovoltaicos. Constituyen una alternativa a los sistemas conectados a la red elctrica o para aquellos que utilizan generadores diesel.

Entre las aplicaciones de estos sistemas se encuentran:

- Elevacin de agua hacia estanques de almacenamiento, para abastecimiento de agua con fines de uso domstico, ganado o regado.

- Presurizacin de agua en sistemas de regado. - Recirculacin de agua en sistemas de filtracin para piscinas.

Entre los factores claves para el dimensionamiento de estos sistemas son la altura que debe levantar la bomba, prdidas de presin en el circuito, radiacin solar, sombreamiento y eficiencia de la bomba.

Para los sistemas de bombeo fotovoltaico que utilicen bombas cuyo motor funcione con Corriente Alterna, se requerir de un inversor de corriente. Las bombas pueden ser sumergibles o superficiales, dependiendo de la fuente de agua que se quiere extraer. Para pozos se utilizan

27 Fuente: Ministerio de Energa, http://www.minenergia.cl/ley20571/index.html

http://www.minenergia.cl/ley20571/index.htmlhttp://www.minenergia.cl/ley20571/index.html

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bombas sumergibles verticales, mientras que para extraer agua de canales, esteros, se utilizan bombas superficiales.

Informacin de detalle respecto a este tipo de tecnologa la puede encontrar en la Ficha Sectorial disponible en: http://cifes.gob.cl/archivos/2014/noviembre/fichas/Biogas.pdf

8.1.3 Sistemas elicos de baja potencia Los sistemas elicos de baja potencia tienen una potencia nominal menor a 4 MW y estn orientados principalmente a satisfacer los requerimientos energticos sin conexin al sistema elctrico. Las tecnologas de baja potencia se clasifican en:

- Turbinas de eje horizontal de 3 aspas: En ellos el rotor consta de tres aspas, lo que permite obtener velocidades de rotacin ms altas, comparadas con el diseo de varias aspas, pero ms suave y estable que el diseo de dos aspas. Las potencias varan entre 5 y 500 kW.

- Turbinas de eje horizontal de varias aspas: Estas turbinas, al tener mayor masa, alcanzan velocidades y eficiencias menores, adems, son ms sensibles a los cambios de velocidades de vientos, lo que las hace susceptibles a fallas mecnicas. La potencia de generacin con estos equipos vara entre 0,5 y 50 kW.

- Turbinas de eje verticales: Estas turbinas son muy simples y de bajo costo, pudiendo incluso ser implementadas en forma artesanal. Existen tres principales tipos de turbina: Savonius, Darrieus y Panmina, que se diferencian por sus detalles constructivos. Las eficiencias van de 5 a 35% y las potencias de 5 a 4.000 kW.

http://cifes.gob.cl/archivos/2014/noviembre/fichas/Biogas.pdf

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Figura 16. Ejemplo de sistema elico de baja potencia28

Al igual que los sistemas fotovoltaicos, los sistemas elicos pueden estar o no conectados a la red. Los sistemas elicos aislados, sin conexin a la red, requieren de bateras e inversor de corriente.

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8.1.4 Centrales hidrulicas menores a 20 MW De acuerdo a la potencia instalada, las centrales hidrulicas menores a 20 MW se clasifican en mini hidrulicas y micro hidrulicas. Las centrales mini hidrulicas tienen una potencia instalada ente 300 kW y 20 MW, mientras que las centrales micro hidrulicas tienen potencias menores a 300 kW.

Las centrales minihidrulicas se dividen en centrales de pasada y centrales asociadas a obras de riego y puede estar o no conectadas a la red. Las centrales de pasada aprovechan la energa cintica de los cauces naturales de agua. En estas centrales, se desva una fraccin del caudal del ro, para aprovechar una cada de agua, que a su vez, causa el movimiento de una turbina. La turbina se conecta a un generador, para producir energa elctrica. La cada del agua debe ser mayor a 3 metros y el agua utilizada se devuelve al cauce del ro aguas abajo de la central, lo que minimiza los impactos ambientales (uso no consuntivo de agua).

Las centrales de pasada asociadas a obras de riego presentan menores costos en estudio de recurso e infraestructura, ya que los antecedentes tcnicos son ya conocidos y las obras de

28 Fuente: Centro Nacional para la Innovacin y Fomento de las Energas Sustentables.

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canalizacin ya estn construidas. En estos casos, se hace uso de los derechos consuntivos que tienen los agricultores, agrupados en comunidades de agua o asociaciones, sin afectar al recurso.

Tanto para las centrales de pasada asociadas a cauces naturales, como para las centrales asociadas a obras de regado, existen numerosos tipos de turbina que permiten la generacin de energa, tales como turbinas del tipo Kaplan, Pelton, Michell-Banki y Turgo. De acuerdo a las caractersticas tcnicas con las que se cuente (altura de cada, caudal disponible, espacio para obras civiles), se definir el tipo de turbina que se usar en la central.

Las centrales micro hidrulicas se utilizan para aplicaciones a menor escala y pueden ser utilizadas en sectores rurales aislados. Para la generacin de energa, se requiere de cadas de agua o de la posibilidad de construir un pequeo embalse. Existen dos tipos de centrales: centrales fijas y centrales porttiles.

Las centrales micro hidrulicas fijas son similares a las mini hidrulicas de pasada, pero consideran equipos de menor envergadura e instalaciones ms simples. Los principales componentes de este tipo de sistema de generacin son la micro turbina, el generador, sistema de almacenamiento de energa y sistema de transmisin de energa elctrica.

Las centrales micro hidrulicas porttiles se caracterizan, como su nombre lo indica, por ser porttiles, por requerir pocas obras adicionales al encauzamiento del agua y porque se pueden adaptar a distintos tipos de cauces, sin embargo, tiene una capacidad de generacin limitada, comparada con las micro centrales fijas. El costo de instalacin y operacin de estas centrales es bajo y la energa se puede utilizar para iluminacin o para el funcionamiento de equipos como televisores, radios, refrigeradores.

8.1.5 Sistemas hbridos aislados Estos sistemas son similares a los sistemas elicos o solar aislados, con la diferencia que en vez de utilizar un solo medio de generacin elctrica, combina ms de uno, los que pueden ser todos renovables no convencionales o incluir un recurso convencional, por ejemplo, generacin fotovoltaica con respaldo diesel.

Por ejemplo, un sistema de riego agrcola cuya energa elctrica es generada por un sistema fotovoltaico durante las horas en que se cuenta con radicacin solar y, durante la noche, la energa elctrica se genera por un motor generador en base a diesel. Tambin podra usar la energa elctrica de la red de distribucin, por ejemplo. Este tipo de configuraciones de sistemas evitan el uso de bateras, por lo que el sistema de energa renovable se simplifica en su operacin y mantenimiento, adems de disminuir los costos de inversin.

En la siguiente figura se muestra una configuracin de un sistema hbrido:

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Figura 17. Configuracin de sistema fotovoltaico hbrido29

8.2 Sistema de generacin de energa trmica

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8.2.1 Combustin de biomasa La combustin directa corresponde al sistema ms utilizado, ms econmico y ms antiguo para generar energa a partir de biomasa. Se puede utilizar para la generacin de energa trmica, elctrica o ambas (cogeneracin), sin embargo, a pequea escala, se utilizan para generacin de energa trmica.

Estos sistemas de generacin son muy simples y, en el caso de generacin de calor, slo requiere de la biomasa y