Energía solar
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Todo lo que debes saber sobre energía solar en Colombia
27 junio, 2018

Artículo tomado de Celsia en: //goo.gl/3MzAtn

Con el Acuerdo para el Cambio Climático de París en 2015 quedó claro que el desarrollo económico del mundo debe moverse hacia las energías renovables, para dejar atrás la generación a partir de combustibles fósiles, como carbón, petróleo o gas natural.

En Colombia el uso de la energía solar se ha convertido en una alternativa que cada vez tiene más adeptos, sobre todo para generar electricidad. La ubicación geográfica privilegiada para la irradiación energética, el desarrollo de nuevas tecnologías, el auge de nuevos mercados de energías renovables no convencionales y los beneficios tributarios de la Ley 1715 del 2014, han generado un entorno ideal para el desarrollo de pequeños y grandes proyectos basados en este tipo de energía, que convierten al país en un referente de desarrollo de energías renovables.

En Colombia el interés por el uso de la energía solar se revela en las cifras:

Estadísticas de la Unidad de Planeación Minero Energética (UPME) evidencian que de las iniciativas radicadas, el 88,3% tienen que ver con energía solar, en donde 9 de cada 10 propuestas para generar energía, usarán paneles solares. Lo que representa un crecimiento del 32% de julio a noviembre de 2017, según informe de El Espectadoren noviembre de 2017.

Es factible que se mantenga la tendencia conla nueva reglamentación de la Comisión de Regulación de Energía y Gas (Creg),para el desarrollo de energías no convencionales.

La UPME y el Ministerio de Minas y Energía estiman que para antes de 2030 cerca de 10% del consumo energético en Colombia va a provenir de proyectos fotovoltáicos o solares.

Ante este positivo panorama, te presentamos una pincelada de lo que debes entender sobre la energía solar, por qué es importante su uso y cómo se está implementando en Colombia.

¿Qué es y cómo se produce la energía solar?

La energía solar es un tipo de energía renovable o limpia que proporciona el sol debido a su radiación electromagnética (luz, calor y rayos ultravioleta principalmente) y de esta se puede generar calor y electricidad.

La energía solar es la producida por la luz del sol para generar electricidad –energía fotovoltaica-opor el calor del sol para generar calor –termosolar-. Se obtiene por medio de paneles y espejos.

El sol produce energía de dos formas:

  • Proporciona calor que se aprovecha por medio de espejos de manera que los rayos del sol se concentren en un receptor que alcanza temperaturas de hasta 1.000 ºC. El calor se utiliza para calentar un fluido que genera vapor. El vapor finalmente mueve una turbina y produce electricidad.
  • Proporciona luz que se convierte en electricidad a través de paneles solares fotovoltaicos. Los paneles fotovoltaicos están formados por grupos de células o celdas solares que transforman la luz (fotones) en energía eléctrica (electrones).

¿Por qué es un tipo de energía renovable?

La energía renovable es aquella energía que proviene de fuentes naturales prácticamente inagotables, como es el caso del agua, el viento y el sol. Se consideran así, por la gran cantidad de energía que contienen o por regenerarse de forma natural.

Este tipo de energías no emiten gases de efecto invernadero ni otras emisiones dañinas para el medio ambiente como el CO2, algo que sí ocurre con las energías no renovables como son los combustibles fósiles -carbón, petróleo y gas natural- o la energía nuclear.

La energía solar, eólica, geotérmica, hidráulica, mareomotriz y la de biomasa son consideradas energías renovables o “limpias”, debido a que son una alternativa más favorable para el medio ambiente por su baja generación de desechos.

Según se describe en el portal deAcciona-empresa global de soluciones de infraestructura sostenible y de energía renovable- cada hora, el sol arroja sobre la Tierra más energía -en forma de luz y calor- de la suficiente para colmar las necesidades globales de un año completo. Necesidades energéticas que la radiación solar podría satisfacer 4.000 veces cada año.

Así mismo, la Union of Concerned Scientists sostiene que sólo 18 días de irradiación solar sobre la Tierra contienen la misma cantidad de energía que la acumulada por todas las reservas mundiales de carbón, petróleo y gas natural.

Aunque el desarrollo de tecnologías solares se inició en la década de 1860, a comienzos del siglo XX la disponibilidad de fuentes no renovables como el carbón y el petróleo detuvieron su crecimiento.

Serían la crisis del petróleo en 1973 y 1979 las que provocaron un cambio en la política energética mundial, para finalmente tener su gran auge desde 1998 hasta hoy, luego del protocolo de Kioto, un acuerdo de 1997 dentro de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático que tiene por objetivo reducir las emisiones de los gases de efecto invernadero que causan el calentamiento global.

La energía solar surge como una nueva alternativa de consumo de energía responsable con el medio ambiente, ante al impacto generado por la energía no renovable.

Entre sus beneficios están:

  • Es renovable.
  • Es una fuente de energía ilimitada.
  • Es la fuente de energía más limpia y no pone en peligro ni incrementa el calentamiento global, debido a que no produce gases de efecto invernadero ni subproductos peligrosos para el medio ambiente.
  • Tiene un bajo costo de aprovechamiento, tras la inversión inicial en la fabricación de los componentes y la instalación, que es la que puede resultar más costosa.
  • Se puede producir energía limpia que resulta más económica que la que se adquiere por medio de la red.
  • Está disponible en todo el planeta, por lo que se convierte en la mejor forma de proveer electricidad a lugares aislados, donde el costo de instalar líneas de distribución de electricidad es demasiado alto.
  • La tecnología permite convertir la energía solar en electricidad por medio de dispositivos fotovoltaicos y de energía solar térmica.
  • Contribuye al desarrollo sostenible.
  • Genera empleo en las zonas donde se instala.
  • Reduce el uso de combustibles fósiles.
  • Reduce las importaciones energéticas.

¿Para qué sirve la energía solar?

Esta nueva alternativa se implementa en hogares, empresas y ciudades, que la pueden aprovechar para realizar sus actividades cotidianas, desarrollar proyectos sostenibles, reducir el consumo de energía eléctrica y estar a la vanguardia en proyectos de innovación tecnológica.

Algunos usos comunes son:

  • Iluminación solar. A través de paneles solares para hogares y empresas. Esta permite mejorar la eficiencia en el consumo de energía y reducir los costos en electricidad, lo que la convierte en una energía alternativa. Las tendencias arquitectónicas adoptan cada vez más este tipo de iluminación como base del diseño sostenible.
  • Calefacción. Los calentadores solares aprovechan la energía del sol y la transforman en energía térmica mediante el uso de agua o aire. Los sistemas de calefacción pueden ser pasivos, utilizan la circulación natural, o activos, utilizan las bombas para hacer circular el agua y generar calor.
  • Transportes impulsados por energía solar. Están impulsados por energía fotovoltaica. Entre ellos se incluyen vehículos eléctricos movidos por energía obtenida por paneles solares, autobuses y ferrocarriles. También existen carreteras accionadas con luz solar.
  • En tecnología, como cargadores solares, útiles para cargar celulares, tablets, computadores, linternas u otros electrodomésticos que funcionan con tecnología solar como secadores, radios, lámparas, entre otros.
  • Compañías suministradoras de electricidad. La energía solar fotovoltaica se puede usar para generar gran cantidad de energía con el fin de venderla a compañías que tienen como negocio el suministro de energía.
  • Lugares remotos de difícil acceso. Es ideal para proveer de energía a aquellos lugares lejanos, con bajos índice de desarrollo, donde tienen dificultades para tener energía eléctrica.
  • Satélite solar. La energía solar es uno de los principales métodos de abastecimiento de los satélites que están en órbita en el espacio.
  • Riego de plantaciones. La energía solar es una alternativa para obtener electricidad destinada al bombeo de agua para riego debido a la ausencia de la red de energía eléctrica en lugares lejanos.
  • Señales de tráfico y alumbrado público en las ciudades. Se han desarrollado postes de energía que funcionan con luz solar, así como señales de tráfico que operan gracias al sol o al viento.

La fuente de energía solar más desarrollada en la actualidad es la energía solar fotovoltaica-se ha posicionado en los últimos 15 años como la energía renovable más utilizada, de acuerdo con la Agencia Internacional de las Energías Renovables (IRENA)-.

En el 2015, durante el Acuerdo de París, 24 países latinoamericanos enviaron planes a la ONU dirigidos a actuar sobre el cambio climático y 20 de ellos tenían objetivos de generación de energía renovable.

Según informes de la organización ecologista Greenpeace, este tipo de energía podría suministrar electricidad a dos tercios de la población mundial en 2030.

Tipos de energía solar

Existen tres tecnologías principales para el aprovechamiento de la energía solar: la energía solar fotovoltaica, que convierte la luz del sol en energía; la energía solar concentrada, que aprovecha el calor del sol para impulsar motores térmicos; y la energía térmica solar (energía termosolar) y frío solar, que usa la energía solar para proveer de agua caliente o acondicionar el aire refrescándolo.

Los paneles solares son módulos fotovoltaicos individuales que captan la energía que proporciona el sol convirtiéndola en electricidad. Están formados por celdas solares que a su vez contienen células solares individuales hechas de materiales semiconductores como el silicio (cristalino y amorfo) que transforman la luz (fotones) en energía eléctrica (electrones).

Cuando hay luz solar, una célula solar se comporta casi como una batería. La luz solar recibida separa los electrones de modo que forman una capa de carga positiva y una de carga negativa en la célula solar; esta diferencia de potencial genera una corriente eléctrica.

Estos paneles se conectan a su vez a una batería que almacena la electricidad generada y es esta carga la que se utiliza. Los paneles solares se componen de células fotovoltaicas (PV), que convierten la luz solar en electricidad de corriente continua (DC) durante las horas del día.

Aprende qué es un panel solar y cómo funciona en este video sobre energía solar:

Cómo funciona la energía solar fotovoltaica

Los paneles fotovoltaicos toman la luz solar para generar una corriente directa, la cual es transferida y aprovechada por la mayoría de los equipos eléctricos. La energía generada pasa a través de un medidor, que la cuantifica. Luego continúa hacia unacaja de suministro eléctrico, donde se distribuye hacia la red del lugar.

Paso a paso de la generación de la energía solar fotovoltaica:

1. Paneles solares: los paneles solares se componen de células fotovoltaicas (PV), que convierten la luz solar en electricidad de corriente continua (DC) durante las horas del día.

2. Inversor: este dispositivo es el que convierte la electricidad generada por los paneles solares en la electricidad de corriente alterna (AC).

3. Panel eléctrico: la electricidad de corriente alterna se envía desde el inversor a su tablero eléctrico para accionar las luces y aparatos con energía solar. El cuadro eléctrico es a menudo llamado “caja de interruptores.”

4. Medidor de utilidad: el contador de servicios mide el consumo de energía. En realidad va hacia atrás cuando el sistema genera más energía de la que necesita inmediatamente. Este exceso de energía solar compensa la energía que se utiliza por la noche. Esto se denomina “Net Metering”, o medición neta.

Aquí un ejemplo de cómo funciona una granja solar:

Beneficios de la energía solar en Colombia

  • Desarrolla la industria y la economía de la región en la que se instala.
  • La posición geográfica de Colombia, cercana al Ecuador, beneficia la captación de energía solar.
  • En Colombia no se necesita ningún permiso para instalar paneles solares.
  • Permite cumplir con la Resolución 0549 de 2015 del Ministerio de Vivienda que obliga a los constructores a cumplir los parámetros de construcción sostenible para el ahorro de energía y agua. Aquí te explicamos en 15 frases, en qué consiste la resolución de vivienda sostenible.
  • Genera beneficios económicos a largo plazo.
  • Beneficios tributarios e incentivos por parte del Estado por el uso de energía solar, establecidos en la Ley 1715 del 2014.
  • Ciudades como Santa Marta, Barranquilla y Cartagena que tienen altas temperaturas, producen en ocasiones sobrecargas en las redes eléctricas. Este sistema permite ofrecer un excelente servicio de electricidad.
  • Llevar electricidad a zonas remotas y de difícil acceso donde no existe red eléctrica.
  • Llevar servicios de salud y educación donde antes no era posible.
  • Generar nuevas oportunidades de empleo a partir de energías limpias.
  • Un sistema de paneles solares aporta al mejoramiento del servicio energético y a la reducción de la huella de carbono en el país.
  • Una alternativa para la electrificación de fincas de recreo y productoras, y casas de campo. Esta urbanización de casas campestres en Jamundí, Valle del Cauca, es un ejemplo de uso de energía solar en parcelaciones o fincas.
  • Ayuda a evitar la emisión de gases contaminantes como CO2, a la vez que se aporta al compromiso que tiene el país en el Acuerdo de París, de reducir en 20% sus emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI) para el año 2030 bajo la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre Cambio Climático (CMNUCC), según el Ministerio de Medio Ambiente.

La energía solar fotovoltaica es una alternativa para generar ahorros en tarifas en propiedad horizontal o urbanizaciones. Descarga este ebook donde te explicamos otras tácticas de ahorro.

Requisitos para instalar energía solar en empresas y hogares

  • Identificar el consumo de energía actual.
  • Validar la ubicación.
  • Los paneles solares requieren una buena exposición al sol, sin árboles u objetos que la bloqueen y produzcan sombras.
  • Proporcionar techos adecuados, con las especificaciones y normas requeridas para este tipo de instalaciones.
  • Seleccionar el tipo de instalación.
  • Realizar el mantenimiento regular del sistema fotovoltaico.

Ventajas de instalar paneles solares en unidades residenciales

  • La vivienda adquiere mayor valor de venta por la instalación solar y el uso de energías menos contaminantes.
  • Un sistema fotovoltaico ayuda a evitar futuros costos en energía haciendo rentable su consumo.
  • Reducción del gasto energético que puede ser medido calculando el gasto por familia al año en energías convencionales, restándole la energía solar consumida.
  • Este sistema permite un eficiente y efectivo ahorro en la factura de energía eléctrica, que va más allá de la técnica tradicional de “apagar” los electrodomésticos que no se están usando.
  • Respaldo de energía en caso de cortes eléctricos.
  • Los paneles solares usan energía de una fuente inagotable. Así es posible abastecerse de energía a un bajo costo.
  • Contribuir al desarrollo sostenible a través del uso de energía renovable.

Ventajas de instalar paneles solares en empresas

  • Incentivos tributarios que otorga el Estado por realizar proyectos con energías renovables, a través de la Ley 1715 de 2014, como:
  • Deducción en el pago del impuesto de renta del 50% de las inversiones en un período de 5 años.
    -Depreciación acelerada de los activos.
    -Exclusión de IVA de los bienes asociados al proyecto.
    -Exención del gravamen arancelario.
  • Afrontar los desafíos de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), un esfuerzo de las Naciones Unidas y 70 países en los que se encuentra Colombia.
  • Desarrollar proyectos de sostenibilidad y responsabilidad social, reducir el consumo de energía eléctrica y ser líderes en proyectos de innovación tecnológica.
  • Ahorro eficiente y efectivo de consumo de energía. Las empresas demandan un alto consumo de energía y más aún si operan las 24 horas del día.
  • Promover el consumo de energía limpia. Las empresas que aportan una mejor calidad de vida en las ciudades y reducen su impacto ambiental gozan de buena reputación.
  • Tener infraestructura cero emisiones y amigable con el medio ambiente.
  • Medir y controlar la generación de energía en tiempo real.
  • Tener rentabilidad luego de la inversión inicial.
  • Los empleados tienen un consumo responsable de los recursos en sus instalaciones.

Tipos de instalaciones de la energía solar

1. Instalación conectada a la red: (On-Grid)

Este tipo de instalación, permite aprovechar la energía de sol durante las horas del día, para un consumo instantáneo de la energía. Es decir, el usuario instala este sistema en sus techos o en su terreno y genera energía en las horas de luz. El usuario consume dicha energía para reducir el consumo de la red, ya que este sistema depende de la presencia de una red eléctrica y no hay acumulación de energía (baterías). Ya en las horas de la noche, el usuario toma la energía de la red pública convencional.

Es ideal para zonas urbanas y usuarios que consuman energía durante el día, como comercios, fábricas, industria, edificios, entre otros. Éste consta de: paneles solares fotovoltaicos, inversores de corriente, estructura para fijar los paneles, cableado y material eléctrico, y equipo de medición y monitoreo.

2. Instalación aislada o desconectada a la red: (Off-Grid).

Este tipo de instalación permite aprovechar la energía del sol durante las horas del día y de la noche. Este sistema no depende de la red convencional, y es ideal para usuarios que estén alejados de la red, zonas rurales y aisladas, y alumbrado público. En este caso los paneles solares generan energía para los consumos del día, y también para cargar las baterías que almacenarán la energía que se utilizará en la noche o en los periodos de poca radiación solar. Éste consta de: paneles solares fotovoltaicos, inversores de corriente, estructura para fijar los paneles, banco de baterías, controladores de carga cableado y material eléctrico.

Precios de la energía solar en Colombia

Según se explica en el blog de CEMAER -Centro de Estudios en Medio Ambiente y Energías Renovables,los costos de los paneles solares no se definen por su tamaño (metros cuadrados), ni por su número de celdas, ni por la cantidad de energía que van a generar en un día. Los precios de los paneles solares se definen por la potencia pico que tienen. En el mercado es común encontrarlos desde 10 watts hasta 350 watts de potencia. Según esa característica, se utilizan para distintas aplicaciones.

El valor puede variar según la potencia determinada por watt-pico (Vatio-pico) de electricidad. Las potencias más utilizadas en los sistemas solares fotovoltaicos son aproximadamente entre 200 Wp a 330 Wp.

Cuando se planea invertir en paneles solares, es necesario contar no solo con los costos de los paneles solares, también los de los equipos fotovoltaicos (micro inversores, inversores, baterías, controladores, cableado, estructuras, protecciones eléctricas y demás), el diseño del sistema de acuerdo a la necesidad, instalación, operación y mantenimiento. Hoy se ofrecen varios tipos de paneles solares, para soluciones en empresas, hogares y proyectos rurales.

Existen en el mercado modelos económicos en los que la empresa prestadora del servicio corre con los costos asociados a los equipos fotovoltaicos y el cliente se compromete con el pago de una tarifa mensual durante un tiempo acordado. Este modelo de negocio, es un acuerdo de compra de energía o PPA (Power Purchase Agreement).En Celsia recomendamos este sistema.

La energía solar es tanto para empresas como también para hogares, siendo para ambos segmentos la apuesta ideal.

¿Quieres saber por qué?

El material de un panel solar no influye tanto en el costo, pero sí en la eficiencia y el rendimiento de producción de energía. La mayoría de los paneles están formados por celdas fotovoltaicas de silicio:

Silicio puro monocristalino: las celdas solares monocristalinas están hechas de un solo cristal de silicio. El panel produce energía y es más eficiente.

Silicio puro policristalino: se basan en secciones de una barra de silicio que se ha estructurado desordenadamente en forma de pequeños cristales. Este tipo de paneles son menos eficientes en producir energía y son más económicos.

En ambos materiales se manejan las mismas potencias de watt (Vatio), sin embargo el sistema de instalación puede variar su costo. Las instalaciones usadas en el sistema solar son conocidas como Off-Grid y OnGrid.

En la instalación Off-Grid, el sistema utiliza baterías solares, es independiente de la red eléctrica y la energía acumulada en las baterías se puede usar en el momento que se requiera. Al necesitar más elementos, este sistema es más costoso. Este tipo de instalación es común para zonas rurales, remotas y para alumbrado público y en carretera.

La instalación On-Grid funciona conectada a la red eléctrica y no utiliza tantos elementos en su sistema de funcionamiento. Se usa la energía de los paneles solares y las cargas extras se envían a la red para ser utilizada en su momento. Este sistema es más eficiente y tiene menor costo.

El costo de una instalación solar fotovoltaica dependende su tamaño, es decir, de su potencia, ósea del número de paneles, de la cantidad de inversores, de equipos y del materia necesario para la instalación.

Es normal que las personas pregunten: ¿Y cuánto vale un panel solar?, pero la realidad es que un panel solar solo no es lo que hace funcionar el sistema; este es un conjunto de paneles (pueden ser 10, 100, 1.000 o más unidades) + equipo de inversores + estructura de soporte + materiales de instalación + diseño + ingeniería e instalación. Por tanto, cuando se habla de costos, la pregunta adecuada es: ¿Cuánto es el costo total de una instalación solar fotovoltaica? Éste dependerá de las necesidades de energía del usuario, es decir que cada proyecto es como “un traje hecho a la medida”.

Celsia puede hacer un diagnóstico de sus necesidades de energía, asesorarlo, y determinar cuál es el mejor sistema y tamaño para su consumo; y pactar una tarifa de energía menor a la de la red que actualmente está pagando a su operador.

Gracias a los avances tecnológicos, la sofisticación y la economía de escala, el coste de la energía solar fotovoltaica se ha reducido de forma constante desde que se fabricaron las primeras células solares comerciales, aumentando a su vez la eficiencia.

Actualmente, los costos de las instalaciones solares han disminuidodebido a que el precio de los paneles también, además por temas de oferta y demanda, ya que las empresas hacen una ingeniería mejor y más eficiente, reducen costos operativos, y esto hace que la energía solar fotovoltaica sea más competitiva frente a otro tipo de energías no renovables.

La instalación de paneles solares es una inversión rentable, en la que una vez pagados los costos iniciales se recupera la inversión y se generan ganancias en el largo plazo.

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