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El Perú es uno de los países con mayor potencial para el uso de energía solar fotovoltaica, ya que se encuentra cerca al Ecuador, en el llamado “cinturón solar del mundo”. Por ello, los especialistas concluyen que es el sistema renovable más efectivo para cumplir con dos objetivos importantes. De cara al Bicentenario: llevar energía eléctrica al 100% de las zonas rurales a fin de mejorar la calidad de vida de miles de familias; y en el marco de los desafíos globales hacia el 2030: reducir las emisiones de dióxido de carbono a través del uso de energías limpias, sostenibles, amigables con el medio ambiente.
En ese contexto, el equipo de Ciencia de Materiales y Energías Renovables de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP) está preparando el terreno para conocer científicamente qué tecnologías generadoras de energía solar fotovoltaica son más rendidoras y cuáles funcionan mejor en las diversas condiciones climáticas del Perú, tomando en cuenta que cada vez hay más opciones en el mercado y a precios más asequibles.
La investigación comprende también un estudio del impacto económico, social y medioambiental, así como del mantenimiento del sistema, considerando el efecto de degradación de los paneles solares, según cada zona. Este conocimiento, que será transferido a las empresas del sector energético y a la sociedad en general, cuenta con un financiamiento de 500 mil soles del Concytec, en convenio con el Banco Mundial. Previamente, el equipo recibió una subvención del Fondecyt – Concytec que ascendió a 350 mil soles para caracterizar y comprender el comportamiento de los paneles fotovoltaicos, investigación que sirve de base para el actual proyecto.
El líder de esta investigación es el Dr. Jan Amaru Palomino Tofflinger, quien junto a su equipo no miden esfuerzos para subir las veces que sean necesarias hasta el techo de la facultad de Física de la universidad, donde han ubicado, por ahora, siete diferentes tipos de paneles fotovoltaicos, para luego bajar al laboratorio y supervisar el monitoreo de cada uno de ellos. En los próximos meses serán diez modelos de paneles, de las principales tecnologías que van a dominar el mercado fotovoltaico durante los siguientes años.
Monitoreo de paneles solares
Junto a los brillantes paneles solares, los investigadores han ubicado una estación meteorológica a través de la cual miden la irradiancia, distribución espectral, velocidad y dirección de los vientos, así como la humedad y la presión, es decir, los factores ambientales que pueden afectar el rendimiento de las tecnologías fotovoltaicas. Los paneles están conectados mediante cables que bajan hacia una estación, ubicada en uno de los laboratorios de Física, la cual está conformada por diferentes equipos multímetros y un trazador que captan y miden tanto los parámetros meteorológicos como eléctricos que estas generan.
“Desde esta estación, monitoreamos los paneles fotovoltaicos cada cinco minutos, desde que aparecen los primeros rayos del sol hasta que este se oculta”, señala el doctor Palomino Tofflinger, quien añade que el estudio se hace con equipos certificados y con base a las normas de la Comisión Electrónica Internacional, por lo que se han asegurado que los sistemas se encuentren correctamente instrumentalizados.
“El laboratorio ya pasó la etapa de prueba, se han calibrado los equipos para obtener data ´a sol real´ de las diversas tecnologías” afirma el líder del proyecto. “Contamos con la instrumentalización adecuada para hacer investigaciones de calibración, control de calidad y en un futuro también de certificación de los módulos fotovoltaicos que llegan a Perú, antes teníamos que confiar en la ficha técnica de las empresas proveedoras”, añade.
El monitoreo se realiza durante todo el año, ya que el objetivo es evaluar el rendimiento energético de paneles fotovoltaicos tanto en diversas regiones y durante las diferentes estaciones climáticas. Durante la noche, el seguimiento se centra solo en los parámetros meteorológicos como temperatura, viento y humedad, data que también sirve para saber cuánto puede afectar el clima a la duración de un panel.
Investigación compartida
La primera etapa del proyecto busca conocer las propiedades fundamentales de los diversos sistemas de energía fotovoltaica, para lo cual el equipo de la PUCP cuenta con el apoyo de la Universidad de Jaén de España. Este estudio se realiza, principalmente en Lima, en la sede de la PUCP y de la Universidad Nacional de Ingeniería.
La otra fase comprende un trabajo de campo en otras cuatro regiones con climas diversos, que, sumando a Lima, sintetizan la variedad climática del Perú. Desde la costa, la sierra (a una altura de 4 mil msnm) hasta la selva andina; y es cuando el proyecto involucra a investigadores de la Universidad Nacional San Agustín (Arequipa), la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohman (Tacna), la Universidad Nacional de Juliaca (Puno) y la Universidad Nacional Toribio Rodríguez de Mendoza (Amazonas).
El estudio que se desarrolla entre el techo y el laboratorio de la PUCP se replica en estas cinco universidades nacionales, donde ya se han instalado sistemas fotovoltaicos de la tecnología actual y se añadirán tres tecnologías modernas para evaluar el rendimiento energético, es decir, cuánta energía se genera en kilovatios horas por la potencia en kilovatios pico instalados para los diferentes lugares según las diferentes tecnologías, y con base a esa data, saber qué modelos son los más adecuados para cada zona.
La investigación en la PUCP se iniciará por módulos individuales a fin de caracterizar el comportamiento de cada módulo y analizar su impacto según clima. Luego, el estudio se centrará en sistemas fotovoltaicos, los cuales se forman con la unión de varios módulos, según la cantidad de energía que se requiera. El objetivo es probar la generación de energía fotovoltaica para el autoconsumo de una familia promedio de cada región, por lo que los investigadores harán pruebas con sistemas de una potencia nominal de 1.5 kilovatios, que se compone de entre cinco hasta catorce paneles, dependiendo del tamaño de estos.