REVISTA JUVENTUDYCIENCIASOLIDARIA: Enelcaminodelainvestigación EnergíasolarcomoalternativaalosproblemasenergéticosdelEcuador DaríoAlejandroBedónMera,GabrielAntonioBalbiSuarez,IsaíasYarelOrozcoSaltos,DanielAndrésMantillaMorocho Minombrees DaríoAlejandroBedón Mera ,tengo17añosyestudioeltercer añodeMecatrónicaenelcolegioDomingo Comín.Megustajugarjuegosrítmicos. Estoyinteresadoenlaelectrónicade consumo.QuieroestudiarCiberseguridad enlauniversidad. Minombreses GabrielAntonioBalbi Suarez ,tengo17añosyestudioeltercer añodeMecatrónicaenelcolegioDomingo Comín.Megustalanataciónylalec- tura.Quieroestudiaringenieríanuclearo mecatrónicaenlauniversidad. Minombrees IsaíasYarelOrozco Salto ,tengo16añosyestudioeltercer añodeMecatrónicaenelcolegioDomingo Comín.Megustahacerejercicioyes- cucharmúsica.QuieroestudiarIngeniería Electrónicaenlauniversidad. Minombrees DanielAndrésMan- tillaMorocho ,tengo17añosyestudio eltercerañodeMecatrónicaenelColegio DomingoComín.Megustaescucharmúsica QuieroestudiarIngenieríaElectrónicaen launiversidad. Resumen Lapresenteinvestigaciónresaltalaimportanciade unabastecimientoenergéticoadecuadoysuimpacto ambiental.En2022,elusodelcarbónparagenerar electricidadalcanzóunrécorddeemisionesdeCO2, mientrasque,enEcuador,ladependenciadelaenergía hidroeléctricahageneradoproblemasdeineficiencia 63
64 JuventudyCienciaSolidaria ysobrecarga.Considerandolaaltaradiaciónsolar delpaís,seplantealaimplementacióndepaneles solaresmonocristalinoscomounasoluciónviablepara diversificarlasfuentesdeenergía.Loscálculosteóri- cosrealizadosdemuestranquelaenergíasolarpuede satisfacerdemandaslocalesyreducirhastaun80% ladependenciadelaguaenregionesespecíficascomo Manduriacu.Serecomiendafortalecerlainversiónen sistemasfotovoltaicosyfomentarpolíticaspúblicas queimpulsensuadopciónparagarantizarunfuturo energéticosostenibleenEcuador. Palabrasclave: energíasolar,panelessolares, hidroeléctricas Explicacióndeltema Laenergíaesunrecursodelcual,normalmentelas personasnosesuelenpreocupar,resultandoenuna pérdidaderelevanciageneralizadareferenteaeste tema,loqueocasionaqueseolvidelaimportancia delabastecimientoenergéticoadecuado,factibleyno dañinoparaelambienteyparalasciudades,comu- nidades,etc.En2022sereportóquevariospaíseshan retomadoelusodelcarbónparagenerarelectricidad, registrándoseunnuevorécordmundialdeemisiones deCO2alaatmosferacon40600Mt,deestoel90% sonporlaquemadeloscombustiblesfósiles.Según informesdelaOrganizaciónNacionesUnidas(ONU) cercade6000millonesdepersonasdependendeluso activodecombustiblesfósilesimportados[1]. Múltiplespaísesalolargodelosañoshanau- mentadosudemandaeléctrica,yEcuadornoesla excepción.Enel2023sereportóquelageneraciónde energíabrutafuede32117,89GWh[2]. Figura1. ProducciónenergéticadeEcuadorGWh/añoFuente:[2] EnlaFigura1seobservalaproducciónenergéticadel territorioecuatoriano,clasificadasegúnlasfuentesde generación. Elconsumoregistradoen2023,seobservaenlaFigura 2,organizadoporempresasdistribuidoras.Aquíasíse evidenciaqueel63,28%delconsumototal,seconcen- tróenCNELEPqueabastecedeenergíaatodala regiónCosta,OrienteyunapartedelaSierra;y,la EmpresaEléctricaQuitoel14,74%[2].
Enelcaminodelainvestigación 65 Figura2. ConsumoenergéticodeEcuadorGWh/añoFuente:[2] ElanálisisdelasFiguras1y2,permiteeviden- ciarqueladependenciaenergéticadelaelectricidad generadaporhidroeléctricasaumentacadavezmás conelpasardelosaños,siendoqueenlaactualidad laaplastantemayoríadelconsumoeléctricodebesu- plirseúnicamenteconlaindustriahidroeléctrica.Esto acarreóproblemasenlaactualidadcomo:ineficien- cia,racionamientoysobreexigenciaalascentrales hidroeléctricas. Resultados EnEcuador,existencontinuasalertasporpartedel INAMHIsobreradiaciónultravioleta,taleselcasode laalertaqueseemitióel22demayode2024,comose observaenlafigura3. Asimismo,enalgunasprovinciassevisualizanaler- tasdealtaymuyaltaradiación[8]. Siseaprovecharaestaenergíasolar,sepodríacrear unaalternativadeproduccióndeelectricidadeclógica yamigableconelambiente. Figura3. PronósticoderadiaciónultravioletaFuente:[8]
66 JuventudyCienciaSolidaria Parasuimplementaciónesnecesariocontarcon algunoselementosentrelosquesedestacanlosquese describenacontinuación. MóduloSolar Esundispositivoelectrónicoquepermitealmacenar energíaeléctricaapartirdelaradiaciónsolar.Sufun- cionamientosebasaenaprovecharlaenergíadelos fotonespresentesenlaluz,loqueprovocalaemisión dediversoselectrones.Elflujodeestoselectronesgene- raunacorrienteeléctrica,produciendoelectricidaden corrientecontinua(DC)[3]. Sistemasfotovoltaicos Lossistemasfotovoltaicossonconsideradosunatec- nologíaconlacapacidaddegenerarcorrientecontinua (DC),usandocélulassolaresqueconviertenlaener- gíadelosfotonesenelectricidadcuandolaradiación solarincidedirectamentesobreellas[4].Porlotanto, estossistemastienenunacaracterísticaquedestaca: satisfacerlademandaenergéticadellugardondese instalanlospanelessolares.Elesquemadeconexión delsistemafotovoltaicosepresentaenlaFigura2. Lossistemasfotovoltaicossonutilizadosenlugares alejadosdelaciudadounlugardecostomuyelevado paralossistemasdedistribucióncomún[3]. Figura4. Sistemafotovoltaicoaislado(buele)Fuente:[4] Panelessolaresmonocristalinos Lospanelessolaresmonocristalinossecaracterizanpor tenerlosátomosdeformaordenadayperiódica,con unaorientacióncristalinacasiperfecta[5].Estascélu- lasseobtienenalcortarunagranbarraolingotede siliciocreadoa1400 ° Cypresentanunespesorquevaría entre 1 / 3 a 1 / 2 mm[6].Tienenuncolorazuladooscuro conunciertobrillometálicocaracterístico.Además, seinformaquealcanzanrendimientosdehastaun24 %enlaboratoriosyun17%enpanelescomerciales. Tambiénsedestacaque,debidoasutecnología,estas célulastienengarantizadaunavidaútildeentre15y 25años[6]. Cálculodeenergíageneradaconpanelessolares Paraelcálculodeenergíageneradaporpanelessolares seutilizarálasiguientefórmula: Energíagenerada=TamañodelpanelxRadiación solarxEficienciadelpanelx365días,esdecir,que siunpanelsolarde460Wvatiosconunaeficiencia del18%ubicadaenunáreaconradiaciónsolarde 4.5kWh/m2/día,laenergíaporañosería:136kWh.Es importantedestacarqueestaesunaestimaciónyque lacantidaddeenergíaproducidaporunpanelsolar puedevariardebidoadiversosfactores[9]. Siseaprovechalaenergíasolar,mediantetecnología fotovoltaicaqueconviertelaluzenelectricidad,se puedeoptimizarelusoenergéticoenManduriacu, Ecuador.Laimplementacióndepanelessolaresen estaregiónpermitirágenerarmásenergíayreducir hastaenun80%ladependenciadelagua,aumentando significativamentelaproduccióndeelectricidad[10]. Radiaciónsolarpromedio Losvaloresderadiaciónsolarseestimanenfunciónde laubicacióngeográficaylaaltituddecadaprovincia. Porejemplo,estudiosindicanqueEcuador,debidoasu posicióngeográfica,tieneunaradiaciónsolarpromedio entre4.5y5.5 kWh/m š /d í a [11]. Consumoeléctricoresidencialpromedio Losdatosespecíficosporprovincianoestáncomple- tamentedisponibles.Sinembargo,sesabeque,en 2023,elconsumomensualpromedioenEcuadorfue de141.42kWh[12]. ImpactoeconómicoyambientaldelUsodepa- nelessolaresenEcuador Elanálisisdelimpactoeconómicoyambientaldeluso depanelessolaresenEcuadordemuestrasuviabilidad comounaalternativaenergética.Aniveleconómico,
Enelcaminodelainvestigación 67 lospanelessolaresofrecenunahorrosignificativoen costosoperativosyfomentanlacreacióndeempleo local.Además,suimplementacióndiversificalama- trizenergéticadelpaís,reduciendoladependencia defuentestradicionalescomohidroeléctricasycom- bustiblesfósiles.Anivelambiental,lospanelessolarescontribuyen alareduccióndeemisionesdeCO2,laconservaciónde recursoshídricosyelaprovechamientodeespaciosno productivos[5].EstosbeneficiosalineanaEcuadorcon lasmetasglobalesdetransiciónenergéticaysosteni- bilidad. LaadopcióndeenergíaslimpiasenAméricaLatina yasuperaelpromediomundial,conun61%desuma- trizeléctricaprovenientedefuentesrenovables,desta- candoelpotencialdeEcuadorparaliderarenenergía solarporlosaltosnivelesderadiaciónalosqueestá expuesto,siimplementaseesteesquemaalternativode generacióndeelectricidad. “Laenergíalimpiaanimaactivamenteatodoslos ciudadanosaparticiparenlaproteccióndelmedioam- biente,porquelaenergíadelsolnoproduceresiduos tóxicosnigasesdeefectoinvernadero”[7],sinembargo, todalainfraestructuraqueserequiereparalaimple- mentación,escostosaylarecuperacióndelainversión superaeltiempodevidaútildelosequipos,losmismos quetambiénconstituyenunimpactoambientalsino seefectúaunadecuadoprocesodedesecho. Sinembargo,peseatodaslassituacionesantes descritas,esmejorcontarconunaalternativaecológi- cayamigablequenotenerenergíaporloquedeben implementarsepolíticasyalternativasquefavorezcan lareduccióndepreciosdelospanelesfotovoltaicosyla tecnologíarelacionadaparaasíestimularlainversióne implementacióndeestetipodegeneracióndeenergía eléctrica. Conclusiones Ecuadoresunpaísquerecibealtastasasdera- diaciónsolardiariamente,loquehacefactiblelaimple- mentacióndepanelessolaresparaaliviarlacargade laindustriahidroeléctrica.Estaopciónnoseplantea comounreemplazo,sinocomounaalternativasólida paralageneracióndeenergíarenovableenelfuturo.La adopcióndeenergíaslimpiasprovenientedelaenergía solaresunasoluciónalosproblemasenergéticosexis- tentesenelEcuador.Independientementedesucosto, esimportanteconsiderarlaopcióndeproducciónde energíaeléctricaenbaseaenergíasolarparamantener alpaísoperativosinproblemasnicortesenergéticos. Elusodefuentesrenovables,esposibleyelEcuador enelfuturopodríaliderarlaproduccióndeenergía eléctricaprovenientedelaenergíasolar. Referencias [1]Chávez,J.D.G.,Vinueza,W.A.Z.,Gordón, J.M.M.,&Romero,P.A.(2023).Propuestade unaplantafotovoltaicade130,24MWenChimbo- razo,Ecuador. RevistaCientíficayTecnológica UPSE .https://doi.org/10.26423/rctu.v10i1.733 [2]OperadorNacionaldeElectricidadCE- NACE.(2024). Parte1InformeAnualCE- NACE2023 .Recuperadoel26dejuniode2024, dehttps://shorturl.at/srw28 [3]MoralesPeñafiel,A.J.,&GómezBravo,D.A. (2022).Dimensionamientoeimplementaciónde panelesfotovoltaicosaplicadosalárearesidencialen unsectorcosterodelaprovinciadelGuayas, Ecuador. [4]ZapataTerán,E.M.(2022). Planificaciónóptimade losrecursosenergéticosquepermitaestableceruna propuestademicrogeneracióndistribuidacomosis- temaalternoalaredeléctricadedistribuciónPu- cayacu .Ecuador:Latacunga:UniversidadTécnica deCotopaxi(UTC). [5]Naranjo-Silva,S.(2024).Unaperspectivadelde- sarrollohidroeléctricoenEcuador:pasado,presente yfuturo. LaGranja.RevistadeCienciasdelaVida, 39 ,63–77. [6]Rivera,A.S.G.,&YánezSarabia,Y.M.(2022). Repotenciaciónyeficienciadelsistemadeilumi- naciónfotovoltaicoenloslaboratoriosdecontrol ymáquinasdelaUniversidadTécnicadeCotopaxi, utilizandouninversoroffgridenconformidadcon lanorma003/18.Ecuador:Latacunga:Universidad TécnicadeCotopaxi(UTC). [7]MerchánSacoto,D.R.(2021).Profitabilityofthe implementationofphotovoltaicpanelsinrelation totheaverageconsumptionperhomeinthe4 naturalregionsofEcuador. CCD,4 (3),22–39.
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