PROYECTO DE TITULO PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO CIVIL ELECTRONICO
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UNIVERSIDAD MAYOR
FACULTAD DE INGENIERIA
IMPACTO ECONOMICO Y SOCIAL DE ENERGIA SOLAR
FOTOVOLTAICA RESIDENCIAL EN EL NORTE DE CHILE
PROYECTO DE TITULO PARA OPTAR AL TITULO DE
INGENIERO CIVIL ELECTRONICO
PATRICIO GUZMÁN PAREDES
SANTIAGO DE CHILE
NOVIEMBRE-2011
1
UNIVERSIDAD MAYOR
FACULTAD DE INGENIERIA
IMPACTO ECONOMICO Y SOCIAL DE ENERGIA SOLAR
FOTOVOLTAICA RESIDENCIAL EN EL NORTE DE CHILE
PROYECTO DE TITULO PARA OPTAR AL TITULO DE
INGENIERO CIVIL ELECTRONICO
PATRICIO GUZMÁN PAREDES
PROFESOR GUIA:
OSCAR INOSTROZA
SANTIAGO DE CHILE
NOVIEMBRE-2011
2
INDICE
Portada Pág. 01
Índice Pág. 02
Resumen Pág. 05
I. CAPITULO I: INTRODUCCION Pág. 06
1.1. Antecedentes generales Pág. 06
1.2. Objetivos de investigación Pág. 07
II. CAPITULO II: METODOLOGÍA DE ESTUDIO Pág. 08
2.1. Metodología de Investigación Pág. 08
2.2. Tipo de estudio Pág. 08
2.3. Diseño de Investigación Pág. 08
2.4. Universo de Estudio Pág. 09
2.5. Definición de la muestra Pág. 09
2.6. Técnicas de Recolección de datos Pág. 09
2.7. Plan de análisis Pág. 10
III. CAPITULO III: MARCO TEÓRICO Pág. 11
3.1. Historia de la energía fotovoltaica Pág. 11
3.2. Principio de funcionamiento de los paneles fotovoltaicos Pág. 13
3.3. Sistema de generación fotovoltaica Pág. 13
3.4. Elementos en un sistema de generación fotovoltaica Pág. 15
IV. CAPITULO IV: ANALISIS DE RESULTADOS Pág. 18
4.1. Impacto económico Pág. 18
IV.a.1. Precios del sistema fotovoltaico residencial en Chile Pág. 18
3
IV.a.2. Costo nivelado de energía por sistema fotovoltaico Pág. 19
IV.a.3. Comparación de costo nivelado de energía por sistema
fotovoltaico v/s tarifa eléctrica residencial Pág. 22
IV.a.4. Financiamiento estatal Pág. 24
4.2. Impacto social Pág. 25
4.2.1. En el ámbito laboral Pág. 25
4.2.2. En el ámbito medioambiental Pág. 26
4.2.3. En el ámbito de las telecomunicaciones Pág. 27
4.2.4. En el ámbito de la economía familiar Pág. 27
5. CAPITULO V: CONCLUSIONES Pág. 28
6. BIBLIOGRAFÍA Pág. 31
7. ANEXOS Pág. 33
4
RESUMEN
La presente investigación corresponde a un estudio en el ámbito de las energías
limpias y renovables, pretende analizar económica y socialmente los efectos que se
generan a partir de los sistemas de energía fotovoltaica en el norte de Chile.
Específicamente, para la consecución de éste objetivo de investigación, se
recolectaron datos de estudios anteriores respecto a la temática, e información del
escenario actual en Chile sobre energías solares fotovoltaicas.
La investigación integra cinco capítulos distribuidos de la siguiente manera:
En el Capítulo N°1 se hace referencia a los antecedentes generales del tema, los
motivos por los cuales el texto es de relevancia y la motivación de investigador sobre
la temática.
En el Capítulo N°2 se menciona la Metodología de estudio utilizada para llevar a
cabo la investigación, las técnicas de recolección de datos utilizadas y la población
objeto de estudio.
En el Capítulo N°3 se presenta el Marco Teórico de los Sistemas Fotovoltaicos, que
permiten entender el funcionamiento de estos sistemas, así como sus componentes
más importantes.
En el Capítulo N°4 se analizan los resultados obtenidos, dividiendo los impactos en
Económicos y Sociales, estudiando los detalles al respecto.
En el Capítulo N°5 se presentan las conclusiones finales del estudio y las principales
dificultades que se encontraron en el camino de la investigación.
5
CAPITULO I
INTRODUCCIÓN
1.1 ANTECEDENTES GENERALES
En el presente trabajo se pretende analizar los diversos impactos de tipo económico
y social generados por los Sistemas Fotovoltaicos residenciales en Chile,
específicamente en el norte del país entre las regiones primera y cuarta. Para tales
efectos se estudiaron catorce comunas que fueron analizadas previamente por la
Universidad Técnico Federico Santa María en el estudio "Irradiancia Solar en
territorios de la República de Chile" (CNE, PNUD, UTFSM, 2008) donde se presentan
los diversos registros solarimétricos a lo largo del país.
La importancia del tema estudiado radica en la necesidad imperante de dar a
conocer e incentivar el uso de energías limpias y renovables a través del uso
eficiente de recursos disponibles en la naturaleza. Cada año el Sol arroja sobre la
Tierra cuatro mil veces más energía que la que vamos a consumir, es por esto que
tenemos como obligación el cómo saber aprovecharla. Es así como la energía solar
se vuelve una alternativa atractiva especialmente en el Norte de Chile donde los
niveles de radiación solar se encuentra entre uno de los más elevados del mundo.
Chile, por su privilegiada ubicación y clima, se ve particularmente favorecido.
Otro factor de relevancia del estudio de energías renovable como la solar, es que
Chile posee una de las tarifas eléctricas residenciales más altas de Latinoamérica,
situación que hace necesario la búsqueda de alternativas más económicas para los
habitantes del norte del país.
Actualmente Chile se encuentra en una etapa incipiente de promoción de energías
renovables no convencionales, es el caso del incentivo en energías solares térmicas
6a través de beneficios tributarios, no ocurriendo lo mismo para energías solares
fotovoltaicas, donde su incentivo estatal es casi nulo.
La participación del Gobierno en la generación de programas de energías solares
fotovoltaicas es una tarea pendiente por desarrollar. Uno de los actores claves para
el desarrollo de nuevas políticas en ésta temática son los centros de investigación y
universidades que cumplen un papel fundamental en el estudio de factibilidades
técnicas y económicas de energías solares fotovoltaicas en el Norte de Chile.
De acuerdo a lo expuesto, este trabajo pretende analizar si los sistemas fotovoltaicos
residenciales generan un impacto económico positivo en los usuarios, y de qué modo
podría verse afectado su entorno socialmente.
1.2. OBJETIVOS
1.2.1. Objetivo General
• Determinar los impactos económicos y sociales de la energía solar fotovoltaica
a nivel residencial del Norte de Chile.
1.2.2. Objetivo Especifico
• Calcular el costo nivelado de energía por sistema fotovoltaico.
• Comparar el costo nivelado de energía por sistema fotovoltaico con tarifa
eléctrica residencial.
• Identificar los potenciales impactos sociales que se generan por sistema
fotovoltaico.
7CAPITULO II
METODOLOGÍA DE ESTUDIO
2.1. METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN
La metodología utilizada para el desarrollo de este documento es de tipo tanto
cuantitativa como cualitativa, ya que pretende examinar los datos de manera
numérica a través de fórmulas para calcular el costo de la energía solar,
comparación de tarifas, etc. y además emplea métodos de recolección de datos que
no son cuantitativo con el propósito de explorar las relaciones sociales producto de la
energía fotovoltaica.
2.2. TIPO DE ESTUDIO
La investigación desarrollada en el presente escrito es de tipo descriptiva analítica,
ya que emplea métodos de recolección de datos de estudios previos sobre el tema
buscando explicar razones de los impactos generados por los sistemas fotovoltaicos,
y además realiza el estudio de determinada variables sin llegar a manipularla,
estudiando éstas según la naturaleza de los grupos (residenciales v/s sectores
aislados).
2.3. DISEÑO DE INVESTIGACIÓN
El diseño de esta investigación es de naturaleza no experimental, debido a que no se
manipulan deliberadamente las variables de estudio. En cuanto a la dimensión
temporal, este estudio se plantea como un diseño prospectivo (hacia el futuro) y
longitudinal-transversal (analiza un fenómeno a través de un periodo largo de
tiempo).
82.4. UNIVERSO DE ESTUDIO
El presente estudio contempla como universo de estudio por medio del cual se
desarrollaron los objetivos de investigación, a los residentes del norte de Chile entre
las regiones de Arica y Parinacota y Coquimbo.
2.5. DEFINICIÓN DE LA MUESTRA
Para efectos de ésta investigación se ha considerado utilizar un muestreo aleatorio
de trece comunas distribuidas a lo largo del norte de Chile y que presentan registros
solarimétricos a partir del estudio "Irradiancia Solar en territorios de la República de
Chile" (CNE, PNUD, UTFSM, 2008) con la finalidad de calcular la energía solar del
norte de chile. A continuación se presentan las trece comunas involucradas en el
estudio:
Comuna
Arica
Iquique
Pica
Tocopilla
Calama
Antofagasta
Taltal
Chañaral
El Salvador
Caldera
Copiapó
Vallenar
La Serena
Ovalle
2.6. TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE DATOS
9Este punto metodológico hace referencia a la manera a través del cual se pretende
determinar los impactos económicos y sociales de energías fotovoltaicas en el sector
residencial del norte de Chile. La técnica de recolección de datos utilizados es por
Datos Secundarios, y para desarrollar éste punto parece pertinente conocer el
concepto básico de éste tipo de recolección de información. La recolección de
información por datos secundarios se define como “aquella donde el total o parte de
los datos requeridos para responder la pregunta de investigación, ya han sido
recolectados previamente por otros investigadores y gozan del suficiente nivel de
pertinencia, objetividad, validez y confiabilidad como para ser usados en la
investigación sin tener que repetir los procedimientos de recolección directa e
indirecta. Estos datos se denominan datos secundarios, en contraposición a los
datos primarios que son recolectados por el propio equipo de investigación”. (Pautas
generales para realizar seminario de la investigación, UCHILE, 2010)
2.7. PLAN DE ANÁLISIS
Los datos recolectados de diversas fuentes de investigaciones anteriores,
específicamente de los estudios "Irradiancia Solar en territorios de la República de
Chile" (CNE, PNUD, UTFSM, 2008) y "Sistemas fotovoltaico compitiendo en el sector
Energético” (Asociación Europea de la Industria Fotovoltaica (EPIA), 2011) servirán
como base para analizar y calcular los impactos económicos y sociales que se
generan a partir de los sistemas solares fotovoltaicos en el norte de Chile.
10CAPITULO III
MARCO TEORICO
3.1 HISTORIA DE LA ENERGIA FOTOVOLTAICA
El primero en observar el efecto fotovoltaico fue el físico francés, Alexandre-Edmond
Becquerel en 1839, mientras realizaba trabajos con una pila electrolítica de dos
electrodos sumergidos en una sustancia electrolítica. Observó que ésta al ser
expuesta a la luz aumentaba su generación de electricidad.
No fue hasta 1883 que el inventor norteamericano Charles Fritts construye la primera
celda solar con una eficiencia del 1%. La primera celda solar fue construida utilizando
como semiconductor el Selenio con una muy delgada capa de oro. Debido al alto
costo de esta celda se utilizó para usos diferentes a la generación de electricidad.
Las aplicaciones de la celda de Selenio fueron utilizadas para sensores de luz en la
exposición de cámaras fotográficas.
La celda que actualmente es utilizada es la de Silicio creada por el inventor
norteamericano Russell Ohl. Fue construida en 1940 y patentada en 1946. (Pep
Puig, Marta Jofra, 2007).
La época moderna de la celda de Silicio llega en 1954 cuando Gerald Pearson de
Laboratorios Bells, mientras experimentaba con las aplicaciones en la electrónica de
silicio fabricó casi accidentalmente una célula fotovoltaica basada en este material
que resultaba mucho más eficiente que cualquiera hecha de selenio. A partir de este
descubrimiento, otros dos científicos también de Bell, Daryl Chaplin y Calvin Fuller
perfeccionaron este invento y fabricaron células solares de silicio capaces de
proporcionar suficiente energía eléctrica como para que pudiesen obtener
aplicaciones prácticas de ellas.
11Con la llegada de la carrera espacial se acelera la investigación de las celdas
fotovoltaicas debido a la necesidad de proveer de energía a los satélites en el
espacio. La NASA destinó grandes sumas de dinero en el desarrollo de esta
tecnología. Durante estos años las celdas fotovoltaicas ya contaban con un
rendimiento del 8%.
El 17 de Marzo de 1958, finalmente, se lanza el Vanguard I, el primer satélite
alimentado con paneles solares fotovoltaicos. La celda fotovoltaica que contaba éste
satélite generaba 0,1[W] en una superficie aproximada de 100 cm2 para alimentar un
transmisor de 5 [mW]. Si bien en este satélite, los paneles solares eran sólo la fuente
de energía de respaldo, acabaron por convertirse en la fuente principal cuando las
baterías consideradas fuente de alimento principal se agotaron en tan solo 20 días.
El equipo estuvo operativo con esa configuración por 5 años.
En 1973 investigadores de Exxon (entonces denominada Esso) sorprendieron a todo
el mundo al anunciar que su filial Solar Power Corporation “comercializaba módulos
fotovoltaicos que serían competitivos con otras fuentes de energía en aplicaciones
terrestres”. Solar Power Corporation comenzó a investigar para reducir el coste de
fabricación de las células. Empezaron por utilizar, no silicio cristalino puro, como el
utilizado en la industria de los semiconductores, sino silicio de rechazo de esta
industria.
Así lograron fabricar módulos a un coste de 10 [$/W], que se vendían a 20 [$/W]. Los
primeros mercados masivos de células fotovoltaicas se desarrollaron en primer lugar
en torno a aplicaciones aisladas de la red eléctrica: señalización marítima mediante
boyas luminosas, señalización ferroviaria, antenas de comunicaciones (telegrafía,
telefonía, radio, TV, etc.). (Pep Puig, Marta Jofra, 2007)
123.2 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LOS PANELES FOTOVOLTAICOS.
Los paneles fotovoltaicos generan electricidad gracias a la conversión de la luz solar
en electricidad, a este proceso se le llama efecto fotoeléctrico.
Al incidir los rayos del sol sobre un semiconductor, los fotones contenidos en la luz
entregan su energía a los electrones que se desprenden y pasan de la banda de
valencia a la banda de conducción, dejando "huecos". Para favorecer el proceso de
liberación de electrones se le agregan pequeñas dosis de átomos contaminantes, a
este proceso se le denomina dopado del semiconductor.
Figura N°1: Efecto fotoeléctrico en paneles solares.
(Fuente: Endesa)
2.3. SISTEMAS DE GENERACIÓN FOTOVOLTAICA
3.3.1. Sistema Autónomo (Off-Grid)
Los sistemas autónomos o off-grid corresponden a sistemas donde la energía
generada por los paneles fotovoltaicos es almacenada en un arreglo de baterías. Las
baterías aseguran un suministro continuo de energía. Estos sistemas se
13implementan mayoritariamente en sectores aislados en donde no existe suministro a
través de Red Pública. En la figura N°2 se muestra un sistema autónomo típico.
Figura N°2: Sistema fotovoltaico aislado de la red.
(Fuente: Sens Tech)
3.3.2. Sistema Sincronizado A La Red (Grid-Tied)
Los sistemas sincronizados a la red, a diferencia de los Off-Grid, pueden o no tener
baterías. En los casos donde no se coloquen baterías, toda la energía producida por
los paneles fotovoltaicos será entregada al sistema. Si las cargas en el sistema no
son suficientes para consumir la energía producida por los paneles, ésta es
entregada a la red pública. En la figura N°3 se muestra un esquema de sistema
sincronizado a la red.
Figura N°3: Sistema fotovoltaico sincronizado con la red.
(Fuente: Solener)
143.4. ELEMENTOS EN UN SISTEMA DE GENERACIÓN FOTOVOLTAICA
Entre los elementos que conforman un sistema de generación fotovoltaica se tiene:
• Módulos solares.
• Regulador de carga.
• Acumuladores (Baterías).
• Inversor.
• Sistemas de seguimiento.
A continuación se presentará cada componente con sus características y definiciones
fundamentales:
3.4.1. Módulos Fotovoltaicos
Corresponden a los elementos del sistema que convierten la energía de la luz solar
en corriente continua. Existe una gran variedad de módulos fotovoltaicos, los cuales
pueden ser clasificados dependiendo del material y su proceso de fabricación,
distinguimos 3 grupos principales (Anexo 1):
• Silicio monocristalino (Si): Fabricados en base a lingotes de silicio puro.
Posee un rendimiento en laboratorio de 25% y un rendimiento comercial entre
14-16%.
• Silicio policristalino (Si): Fabricados en base a la refundición de piezas de
silicio puro produciendo rendimientos menores al monocristalino. Los
rendimientos de laboratorio se encuentran alrededor del 20,4% y su
rendimiento comercial entre los 12-14%
• Silicio amorfo (Thin film): Fabricados también en base a la refundición de
silicio puro y además combinado con múltiples capas u otras tecnologías,
entregando rendimientos que supera el 18%.
15Además, existen otras tecnologías de capa fina existentes en el mercado:
• Diseleniuro de cobre en indio (CIGS): Tecnología de capa fina, compuesto
por cobre, indio, galio y selenio. Rendimiento de laboratorio 19,4% y un
rendimiento comercial de 9%.
• Telurio de Cadmio (CdTe): El telurio elemento semimetálico que combinado
con el Cadmio (subproducto del Zinc, plomo y cobre) producen Telurio de
Cadmio. Rendimiento de laboratorio 16,7% y un rendimiento comercial de 8%.
De todos los tipos de módulos presentados, los módulos de Silicio Monocristalinos y
Policristalinos representan el 85% al 90% del mercado anual global. Mientras que las
tecnologías de capa finas representan el 10% al 15% restante. (Intenational Energy
Agency, 2010)
3.4.2. Reguladores de carga
El regulador de carga corresponde a un dispositivo de protección que tiene como
finalidad proteger a la batería de sobretensiones o sobrecargas producidas por los
paneles fotovoltaicos. Los paneles fotovoltaicos se dimensionan de manera tal de
obtener la carga óptima durante los meses de menor luminosidad del sol. Por esto en
estaciones donde se producen altos niveles de luminosidad, de no contar con un
regulador de carga, podría llegar a sobrecargarse la batería de manera permanente.
3.4.3. Baterías
Las baterías cumplen la función de almacenamiento de la energía generada por los
paneles fotovoltaicos, además de esto proporcionan una potencia elevada y fijan la
tensión del sistema. Los datos y características básicas a considerar al comprar una
batería son:
16• Eficiencia de carga: corresponde a la relación entre la energía empleada
para cargar la batería y la energía almacenada en ésta. Debe estar en torno al
100%.
• Auto descarga: proceso por el cual descarga la batería cuando esta no está
siendo utilizada. Se tomará en consideración la batería que presente bajos
niveles de autodescarga.
• Profundidad de descarga: es un indicador de la vida útil de la batería, en
función del porcentaje de descarga. En consecuencia a mayor profundidad de
descarga, menor número de ciclos de carga/descarga soportará la batería.
Una de las baterías más utilizadas en los sistemas fotovoltaicos son las de plomo-
ácido por las características que presentan.
3.4.4. Inversor
Los inversores son los encargados de convertir la corriente continua generada por
los paneles fotovoltaicos, en corriente alterna para uso en la red eléctrica
convencional. Sus características dependerán del arreglo de paneles fotovoltaicos
que se realice, los rendimientos de estos dispositivos están en torno al 90%. De igual
manera, mientras más cerca estemos de la potencia nominal señalada por el
fabricante, obtendremos el rendimiento óptimo de este.
3.4.5. Sistemas de seguimiento
En algunos casos las estructuras de soporte de los módulos fotovoltaicos poseen
sistemas que proveen seguimiento solar de manera de proveer un máximo de
aprovechamiento de la energía entregada por el Sol.
17CAPITULO IV
ANALISIS DE IMPACTOS
4.1. IMPACTO ECONOMICO
Con la finalidad de cuantificar de mejor manera los impactos económicos de los
sistemas fotovoltaicos en el norte de Chile, se tomarán en consideración los
siguientes análisis económicos:
• Precios del sistema fotovoltaico residencial en Chile.
• Costo nivelado de energía por sistema fotovoltaico.
• Comparación de costo nivelado de energía por sistema fotovoltaico v/s tarifa
eléctrica residencial.
• Financiamiento estatal para la implementación de sistemas fotovoltaicos.
4.1.1. PRECIOS DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO RESIDENCIAL EN CHILE
Existen pocas empresas dedicadas a la instalación y estudio de estos sistemas en
Chile. La Asociación Chilena de Energía Solar (ACESOL) es una institución sin fines
de lucros con el propósito de fomentar y dirigir las actividades del sector solar en el
país e integra a los distintos actores del mercado de la energía solar, ya sean
energías solares térmicas o fotovoltaicas. Son aproximadamente 14 empresas en
Chile que instalan sistemas fotovoltaicos, concentrándose la mayoría de estas en
Santiago.
Con la finalidad de estimar los costos asociados al sistema fotovoltaico, se presentan
los valores promedios de cuatro empresas dedicadas a éste rubro (Solener Ltda.,
Heliplast Ltda., Lumisolar Ltda. y Nortei Ltda.). Para efectos de comparación con
otros mercados se calcularon dos valores promedios: el valor de los paneles solares
por Wp y el valor del sistema en Wp instalados.
18De la investigación de precios se obtuvo lo siguiente: los precios de los módulos
varían entre 4,49 y 5,63 $USD/Wp, mientras que los precio de Wp instalado varía
entre los 11,79 y 12,22 $USD/Wp.
Gráfico 1: Costos promedios de paneles fotovoltaicos en Europa
(Fuente: EPIA, 2011)
En el gráfico N°1 se muestra el costo promedio de los paneles fotovoltaicos en
Europa desde el año 2000 hasta Julio de 2011. Si comparamos estos valores con los
precios de los módulos fotovoltaicos obtenidos para Chile (entre 3,174 y 3,979 €/Wp),
estos corresponden a valores del mercado Europeo de hace más de 10 años.
Los elevados valores de éstos módulos en Chile indicen de manera directa en el
precio total del sistema, ya que de acuerdo al estudio "Solar Photovoltaic in the
Energy Sector" realizado por EPIA, el precio de los paneles fotovoltaico representa
entre el 45-60% del valor total del sistema.
4.1.2. COSTO NIVELADO DE ENERGIA POR SISTEMA FOTOVOLTAICO
Para efectos del presente trabajo se aplicará la fórmula Costo Nivelado de Energía
(LCOE, de su sigla en inglés) utilizada por la Asociación Europea de la Industria
19Fotovoltaica (EPIA) en el estudio "Sistemas fotovoltaico compitiendo en el sector
Energético (Septiembre, 2011)" con la finalidad de cuantificar el costo de
implementación y uso de sistemas fotovoltaicos residenciales en el norte de Chile.
Esta fórmula permite obtener el costo real de un sistema fotovoltaico y compararlo
con costos de otras fuentes de energía eléctrica, en este caso, con costos tarifarios
residenciales de compañías eléctricas de cada zona estudiada.
El Costo Nivelado de Energía, que se define por la siguiente fórmula:
Por medio de esta fórmula es posible calcular el costo de la energía generada
tomando en consideración la inversión inicial, la depreciación y la degradación del
sistema desde la implementación hasta el término de su vida útil, expresado en
$/kWh.
Para el cálculo de generación anual del sistema se utilizan parámetros que
corresponden a estimaciones hechas por la EPIA para el cálculo de sistemas
fotovoltaicos:
• Rendimiento: El rendimiento del sistema residencial se asume en un 75%.
• Vida útil: Los sistemas fotovoltaicos tienen una vida útil de hasta 35 años pero
para efectos de cálculo se considerará una duración de 25 años.
• Degradación de los paneles fotovoltaicos: La mayoría de los proveedores de
sistemas fotovoltaicos entregan una garantía de un 80% del desempeño inicial
hasta el fin de su vida útil (25 años). Asumiendo un deterioro lineal para el
peor de los casos (deterioro de 80% al cabo de los 25 años) se utilizará una
tasa de degradación de 0,8% anual.
20• Componentes: El sistema fotovoltaico usado como referencia consta de los
siguientes componentes: 12 Paneles fotovoltaicos de 135 Wp, inversor
sincronizador a red de 2000 Wp.
• Niveles de Radiación: Los niveles de radiación utilizados corresponden a
valores entregados en el estudio "Irradiancia solar en territorios de la
República de Chile (2008)" publicados por la Universidad Técnica Federico
Santa María. Es importante señalar que corresponden a índices promedio
anuales de radiación horizontal (Anexo N°2).
En la siguiente tabla se presentan los resultados obtenidos del cálculo del costo
nivelado de energía por sistema fotovoltaico de acuerdo a cada comuna estudiada
del norte del país:
Tabla N°1: Resultados de costo nivelado de energía para distintas comunas del norte
de Chile.
Radiación
Sistema FV
Comuna Anual
kWh/m2 $/kWh
Arica 1.688,4 178,380
Iquique 1.747,3 172,366
Pica 2.163,6 139,201
Tocopilla 1.573,7 191,381
Calama 2.289,8 131,529
Antofagasta 1.858,2 162,079
Taltal 1.709,7 176,157
Chañaral 1.594,0 188,944
El Salvador 2.173,0 138,599
Caldera 1.598,9 188,364
Copiapó 1.876,5 160,499
Vallenar 1.719,8 175,123
La Serena 1.553,8 193,832
Ovalle 1.734,1 173,679
Promedios 1.805, 169,29
Totales 8 5
(Fuente: propia)
214.1.3. Comparación de Costo Nivelado de Energía por sistema fotovoltaico con
tarifa eléctrica residencial
En la siguiente tabla se presentan los resultados obtenidos del cálculo del costo
nivelado de energía del sistema fotovoltaico comparado con valores tarifarios
residenciales (tarifa BT-1) de las comunas de la Tabla 1 del norte de Chile. Debido
que en algunos casos la comuna tiene más de una tarifa, se utilizará el promedio de
éstas. Además, las tarifas utilizadas corresponden a valores entregados por cada
compañía eléctrica de acuerdo a las comunas estudiadas en el mes de Octubre de
2011 (Anexo N°3 y N°4)
Tabla N°2: Radiación Anual, Valor Tarifa Eléctrica y Costo Sistema FV en comunas
del norte de Chile.
Radiación Tarifa Diferencia
Sistema FV
Comuna Anual Eléctrica Porcentual
kWh/m2 $/kWh
178,38 40,
Arica 1.688,4 127,040 0 4
172,36 46,
Iquique 1.747,3 117,423 6 8
139,20 10,
Pica 2.163,6 126,096 1 4
191,38 66,
Tocopilla 1.573,7 114,694 1 9
131,52 20,
Calama 2.289,8 108,849 9 8
162,07 48,
Antofagasta 1.858,2 108,849 9 9
176,15 -
Taltal 1.709,7 183,853 7 4,2
188,94 35,
Chañaral 1.594,0 139,459 4 5
138,59 -
El Salvador 2.173,0 139,459 9 0,6
188,36 35,
Caldera 1.598,9 139,459 4 1
160,49 20,
Copiapó 1.876,5 133,247 9 5
175,12 25,
Vallenar 1.719,8 139,459 3 6
La Serena 1.553,8 141,191 193,83 37,
222 3
173,67 15,
Ovalle 1.734,1 150,705 9 2
Promedios 1.805, 133,55 169,2
Totales 8 6 95
(Fuente: Propia)
De acuerdo a la tabla, la variación promedio entre la tarifa eléctrica por Sistema
Fotovoltaica es mayor en un 26,7% en relación a la tarifa eléctrica residencial,
aumentando casi en la cuarta parte del valor promedio de la tarifa residencial.
De la tabla se observa que el potencial ahorro generado por este sistema está
presenta sólo en 2 comunas. Taltal y El Salvador. En todas las demás comunas
ocurre el efecto contrario, aumentando considerablemente los valores tarifarios.
Gráfico N°2: Radiación Mensual VS Tarifa Eléctrica
(Fuente: Propia)
La gráfica anterior muestra la distribución de las comunas en función de su tarifa
actual y sus niveles de radiación correspondientes. La curva representa los distintos
23valores que toma del costo nivelado de energía para el sistema fotovoltaico utilizado
como referencia. Él gráfico anterior valida la información anteriormente expuesta,
demostrando que las comunas de Taltal y El Salvador se encuentran por debajo del
valor de una tarifa eléctrica residencial. Sin embargo el ahorro generado por estos
sistemas sigue siendo muy bajo para considerarlo como una alternativa atractiva.
4.1.4 FINANCIAMIENTO ESTATAL PARA LA IMPLEMENTACION DE SISTEMAS
FOTOVOLTAICOS
En la actualidad no existen iniciativas por parte del Gobierno que incentiven la
masificación de estos sistemas a nivel residencial. Distinto es el caso de los sistemas
solares térmicos, que si presentan ayuda estatal a través de subsidios. La ley 20.365
fue promulgada en Agosto del 2009 y establece una franquicia tributaria a empresas
constructoras que instalen sistemas solares térmicos en viviendas nuevas, con un
financiamiento de hasta un 100% del costo de implementación con un tope de 32 UF.
El Proyecto "Remoción de barreras para la electrificación rural con energías
renovables" (2001-2007) con participación de Comisión Nacional de Energía, el
Ministerio de Relaciones Exteriores y el Programa de las Naciones Unidas para el
Desarrollo, tenía por objetivo remover las barreras que impiden el uso de tecnologías
basadas en Energías renovables en la electrificación rural de Chile, a través del
desarrollo de un conjunto de actividades, entre ellas la instalación de tres mil
Sistemas Fotovoltaicos en sectores residenciales de la región de Coquimbo. El
proyecto tuvo un presupuesto de US$3,000 millones, del cual US$ 6 millones
constituyen aportes del Fondo para el Medioambiente Mundial (GEF). Además, el
Gobierno Regional de Coquimbo entrega un subsidio del 70% del costo por concepto
de administración, operación y mantención de una tarifa mensual por cada familia de
$10.195.
24El Gobierno presentó recientemente el Presupuesto Nacional 2012 para ser
aprobado en el parlamento. El presupuesto general considera un monto superior a
los US$ 60 mil millones, es decir, un 5% superior al presupuesto del año pasado. Sin
embargo, el presupuesto perteneciente a la Subsecretaría de Energía, se reduce en
un 26,3% en relación al presupuesto de año 2011 donde se destinan los dineros para
los programas al Apoyo al desarrollo de energías renovables no convencionales,
siendo aprobados sólo $4.501 millones de los $5.990 millones del presupuesto del
año anterior. El Programa de electrificación Rural para el año 2012 aumentó
levemente su presupuesto en un 6% con un presupuesto de $2.140 millones.
El escenario nacional anterior para el presupuesto 2012 representa un retroceso para
la promoción y fomento de energías renovables no convencionales, y sólo ha de
existir un trabajo de mantención de proyectos y programas más que de creación de
nuevos proyectos.
4.2. IMPACTO SOCIAL
Determinar el impacto social de ésta tecnología, implica identificar las consecuencias
directas e indirectas generadas tanto en los núcleos familiares como en la sociedad
chilena en el mediano y largo plazo. A continuación se presentarán alguno de los
impactos sociales más relevantes que son posibles de determinar a partir de éste
estudio:
4.2.1. En el ámbito Laboral
El desarrollo de tecnologías fotovoltaica en familias que habitan sectores aislados del
norte de Chile podrían verse favorecidas por éste acceso a la electricidad a través de
un aumento en la producción laboral, un poblador sin acceso a electricidad donde se
encuentra limitado por los ciclos del día y la noche, con ésta tecnología se posibilita
la prolongación de horas de iluminación generando un aumento en la productividad,
es el caso de actividades de tejido y artesanía que requieren de una iluminación
adecuada para ser realizados.
25Por otro lado, el acceso a la energía por medio de estos sistemas permite a
residentes artesanos de sectores aislados la introducción de herramientas laborales
que ahorra tiempo y esfuerzo en mejora de sus procesos laborales (Bombas de
agua, refrigeradores, calefactores, etc.).
Los puntos anteriores podrían generar un aumento en los ingresos del hogar y en
forma consecutiva una mejora en la calidad de vida.
4.2.2. En el ámbito medioambiental
Los impactos generados por los paneles fotovoltaicos en los sectores en el cual es
instalado, no producen ningún tipo de contaminación. Hablamos de una energía
limpia, silenciosa y que no daña el medio ambiente.
• Bajo impacto por contaminación auditiva: Otro efecto positivo que estos
sistemas tienen sobre la comunidad hace referencia al bajo impacto por
contaminación visual y auditiva que poseen en los lugares que son instalados,
a diferencia de un generador diesel el cual produce altos niveles de
contaminación auditiva.
• Nula emisión de contaminantes: Una instalación fotovoltaica no durante su
vida útil no emite ningún contaminantes, por lo tanto tiene un impacto nulo en
el medioambiente de la zona donde se encuentra funcionando. Sin embargo,
una vez finalizada la vida útil de los paneles solares es necesario un manejo
adecuado de los residuos, ya que la mayor parte de estos puede ser reciclada
para fabricación de nuevos paneles fotovoltaicos.
En contraste con los sistemas de generación por medio de combustibles
fósiles, los que emiten gases nocivos para el medio ambiente. Se estima que
por cada kWh generado por los sistemas fotovoltaicos se deja de emitir 0,6 kgr
de CO2 al ambiente (EPIA, "Set for 2020"). A modo de ejemplo, si
consideramos un sistema fotovoltaico en la comuna de La Serena, que tiene
en promedio un nivel de radiación de 1553,8 kWh/m2 anuales, se dejarían de
emitir al ambiente 0,93 toneladas de CO2 anuales. En cambio, en la comuna
26de Calama, que tiene una radian anual promedio de 2289,8 kWh/m2 serian
aproximadamente unos 1,38 toneladas de CO2.
4.2.3. En el ámbito de las Telecomunicaciones
Otro efecto positivo de los sistemas fotovoltaicos en sectores aislados corresponde al
acceso de las telecomunicaciones, la que puede ser utilizada como una poderosa
herramienta de aprendizaje, acercando el conocimiento más allá de barreras sociales
y geográficas. Además del aprendizaje cumplen un rol informativo de vital
importancia. Por ejemplo, en familias que el ingreso proviene de actividades de
crianza, pastoreo y pesca, donde los reportes meteorológicos permiten prever las
condiciones climatológicas y disminuir los riesgos asociados a la actividad en
particular.
Las telecomunicaciones nos permiten conocer otras realidades, para la gran mayoría
de las personas el sentido de su vida sigue siendo lo que tiene a su alrededor, su
realidad local. De éste modo las telecomunicaciones hacen que sea cada vez más
fácil estar en contacto con el resto del mundo.
4.2.3. En el ámbito de la economía familiar
Una vez en servicio el sistema fotovoltaico genera electricidad de manera continua
mientras reciba luz solar, generándose una disminución en el gasto de energía
proveniente de la red pública. Además, ésta tecnología podría ser aprovechada
durante las noches con ayuda de un sistema de almacenamiento de energía,
volviéndolo un sistema que es capaz de proveer energía tanto de día como de
noche. A diferencia de los sistemas de generación en base a combustibles fósiles,
donde éstos últimos son limitados y su abastecimiento generan un costo adicional.
27Si consideramos que el Gobierno en sus políticas futuras toma en consideración la
incorporación de apoyo estatal sobre la implementación de paneles fotovoltaicos, el
ahorro de energía que se genera a partir de los paneles sería considerable y el
ahorro se vería directamente beneficiado con ésta tecnología. A consecuencia de
esto, el ahorro generado por uso de estos sistemas permitiría destinar estos a otros
gastos o simplemente a bienestar, mejorando la calidad de vida de los usuarios.
28CAPITULO V
CONCLUSIONES
El desarrollo de ésta investigación nos permitió conocer el funcionamiento de las
tecnologías fotovoltaicas existentes y principalmente sus impactos económicos y
sociales generados, como también la importancia del uso en éstas energías. De esta
forma se cumple con los objetivos planteado al inicio de la investigación.
Las principales dificultades del trabajo realizado hacen referencia a la falta de
estudios y mediciones actualizadas que permitan entregan valores de radiación más
certeras, sin bien, el trabajo de Irradiancia Solar efectuado por la Universidad Santa
María permite estimar los valores de radiación, más a allá de esto, los sistemas
fotovoltaicos se ven expuestos a muchas variables que pueden afectar el rendimiento
real y de ésta forma los resultados del estudio. Sería interesante que estos datos de
radiación solar pudiesen ser actualizados y utilizar tecnología de punta para generar
futuras investigaciones en el país que permitan obtener el máximo de provecho a
ésta energía inagotable. Otra inconveniente, debido a lo acotado del estudio se
refiere a la variación de precios en el tiempo de las tarifas eléctricas. Sin embargo, es
evidente el incremento que han experimentado estas tarifas en el tiempo.
De las conclusiones extraídas en el presente trabajo, se debe hacer alusión a la
inexistencia de un impacto económico de ahorro significativo para los residentes de
las comunas analizadas por sistemas fotovoltaicos. El costo promedio de la energía
fotovoltaica en el norte del país es un 26,7% mayor en relación al costo de la tarifa
eléctrica. Pese a lo anterior, se presentan comunas donde la tarifa eléctrica y el costo
nivelado de sistemas fotovoltaicos son muy cercanos. Lo anterior producto a dos
factores; tarifa eléctrica elevada y niveles de irradiancia solar muy altos. Es en estos
casos donde los sistemas fotovoltaicos generan un impacto neutro a nivel económico
tomando más fuerza las decisiones a nivel medioambiental, además de considerar
un pequeño ahorro si las tarifas eléctricas continúa en alza.
29La barrera de entrada de los sistemas fotovoltaicos residenciales en Chile, es el
elevado precio de éstos en comparación con los precios de Europa. Los valores de
los sistemas fotovoltaicos en Chile poseen un retaso de 10 años en relación al viejo
continente.
La responsabilidad de promoción y masificación de estos sistemas queda en manos
del Gobierno, como así el desarrollo de nueva legislación y políticas que permitan
lograr éste objetivo. Actualmente no existe apoyo estatal que permita subsidiar estos
sistemas a nivel residencial, quedando una tarea pendiente de poder legislar. Una de
las formas de incentivar nuevos proyectos en este ámbito es invirtiendo más recursos
económicos en el presupuesto de la Superintendencia de Energía en relación a
energías renovables no convencionales (ERNC) y no reduciendo éste como así está
ocurriendo con el Proyecto de Ley del Presupuesto 2012.
Si bien los impactos económicos que generan las tecnologías fotovoltaicas son
negativas o en determinados casos neutras, el beneficio social producido es
significativamente más alto. Entre uno de los impactos sociales de mayor relevancia,
hace referencia a la nula emisión de gases efecto invernadero producidas por el
abastecimiento energético en base a combustibles fósiles. Este impacto se vuelve
aún más importante en la medida que no sólo repercute en la zona donde se
implementa la tecnología, sino que además permite generar un pequeño apoyo a la
descontaminación a nivel mundial.
Uno de los puntos que quedan de manifiesto a nivel de impacto social, es que estas
tecnologías en sectores aislados representan una importante solución a la hora de
cubrir necesidades más elementales de los residentes en éstas zonas. Es así, como
los sistemas fotovoltaicos permiten mejorar las condiciones de vida y de trabajo
acercando las tecnologías de la vida moderna.
Chile como país con un recursos solar de grandes magnitudes, en términos
comparativos tiene 20% más de radiación que Estados Unidos y 100% más que
Alemania. Aunque en el norte del país la radiación solar es mayor que en el centro o
el sur, en todo Chile la energía solar es lo suficientemente intensa para poder
30aprovecharla de forma económica y eficiente. El país cuenta con ésta ventaja que
debe ser aprovechada y fomentada, de la misma forma que ocurre con países como
Alemania y España, siguiendo el ejemplo de países que no poseen ni la mitad de la
energía solar que disponemos en Chile.
Debido a lo anterior, se vuelve necesario generar nuevos estudios en los diversos
Centros de Investigaciones y Universidades sobre la temática para encontrar la
solución más plausible de implementación de éstas tecnologías en el norte del país.
31BIBLIOGRAFIA
CNE, PNUD, UTFSM (2008) "Irradiancia Solar en territorios de la República de
Chile" Santiago, 248 pp.
Francisco Covarrubias F., Ignacio Irarrázaval, Ramón Galáz A. (2005) Desafíos de la
Electrificación Rural en Chile”, Esmap Technical Paper, Programa de Asistencia a la
Gestión del Sector de la Energía (ESMAP), 144 pp.
European Photovoltaic Industry Association (2011) "Solar Photovoltaics Competing in
the Energy Sector on the Road to competitiveness", 35 pp.
B. van Campen, D. Guidi y G. Best (2000) “Energía solar fotovoltaica para la
agricultura y desarrollo rural sostenibles” Roma, 92 pp.
Puig, Pep; Jofra, Marta "Energía Renovables para Todos, Solar Fotovoltaica". Haya
Comunicación 20 pp.
EPIA, ASIF, APPA "Energía Fotovoltaica Electricidad Solar". 16pp
EPIA, (2011) “Solar Photovoltaics competing in the energy sector”, 35 pp.
Green, Martin A; Emery, Keith; Hishikawa Yoshihiro; Warta,Wilhelm (2008). " Cell
Efficiency Tables (Version 33)" 10 pp.
Tyler Tringas (2011) “Chile levelized cost of energy” Bloomberg
Comisión Nacional de Energía, Christian Santana O. (2009) “Avances en el
desarrollo de la energía solar en Chile”, 20 pp.
32Christof Horn Feja (2006) “La energía solar en Chile, Pasado, presente y futuro”, 35
pp.
EPIA, European Photovoltaic Industry Association, Renewable Energy House (2011)
“Global market outlook For photovoltaics until” 44 pp.
European Photovoltaic Industry Association http://www.epia.org/
Comisión Nacional de Energía http://www.cne.gov.cl
Programa de Asistencia a la Gestión del Sector de la Energía http://www.esmap.org
Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo http://www.pnud.cl
Dirección de presupuestos - Gobierno de Chile http://www.dipres.gob.cl/
Asociación Chilena de Energía Solar http://www.acesol.cl
33ANEXOS
ANEXO 1: Tabla eficiencia celdas solares.
34ANEXO 2: Irradiación global mensual y anual, en plano horizontal, para distintas
localidades de Chile en (MJ/m2)
35ANEXO 3: Tarifas BT1 Octubre 2011 Emelari, Eliqsa, Elecda, Emelat, Emelectric
y Emetal.
36ANEXO 4: Tarifas BT1 Octubre 2011 Emelari
37También puede leer
