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PROPUESTA PARA LA IMPLEMENTACIN DE SISTEMAS HBRIDOS PV/T EN

EDIFICACIONES PBLICAS COMO UNA GESTIN ENERGTICA PARA APOYARA LAOPERACIN EFICIENTE DEL SISTEMA ELCTRICO NACIONAL.

Manuel Ricardo Alvarado Solrzano1,Davel Borges Vasconcelos2.

1CORPOELEC, Valencia, Carabobo, Venezuela. e-mail:manuelr.alvarado@gmail.com2Universidad de Camagey Ignacio Agramonte Loynaz, Carretera Circunvalacin Norte, e/ Avenida IgnacioAgramonte y Camino Viejo a Nuevitas, Camagey, CP. 74650. Cuba.e-mail:davel.borges@reduc.edu.cu

RESUMEN. Actualmente, debido a la alta y creciente demanda de energa elctrica por parte de la poblacin aunado al uso pocoeficiente y a la aparicin de fenmenos climticos se hace prioritaria la aplicacin conjunta de propuestas y modelos que apoyen lasdirectrices, planes e iniciativas del estado venezolano para el suministro confiable e ininterrumpido del servicio. En este sentido, sepresenta una propuesta de apoyo al Ministerio del Poder Popular para la Energa Elctrica la cual, basada en la filosofa de GestinEnergtica busca, con la aplicacin de sistemas hbridos PV/T hacer uso racional y eficiente de la energa elctrica en las edificacionespblicas de alta demanda en los diversos puntos de la geografa nacional donde el rendimiento de estos sistemas sea mayor a fin delograr un ahorro en MW y divisas apreciable

Palabras Clave: gestin energtica, sistemas hbridos PV/T,uso racional y eficiente de la energa elctrica.

PROPOSAL FOR THE IMPLEMENTATION OF HYBRID PV / T SYSTEMS IN PUBLIC BUILDINGS ASAN ENERGY MANAGEMENT TO SUPPORT EFFICIENT OPERATION OF THE NATIONALELECTRICITY SYSTEM.

ABSTRACT. Currently due to the high and growing demand for electricity of the population coupled with the inefficient use and theoccurrence of climatic events it is a priority for joint implementation of proposals and models that support the guidelines, plans andinitiatives of the Venezuelan state for reliable, uninterrupted service provision.In this regard, a proposal to support the Ministry ofPopular Power for Electricity which, based on the philosophy of Energy Management seeks the application of hybrid PV / T to rationaland efficient use of electricity comes in public buildings in high demand in the various parts of the national territory where theperformance of these systems is greater to achieve appreciable savings in MW and currencies.

Key words: energy management, hybrid systems PV / T, rational and efficient use of electricity.

I. INTRODUCCIN

La Repblica Bolivariana de Venezuela es una nacin ubicadageogrficamente al norte de Amrica del Sur. Este pas poseeuna superficie estimada en 916.445 km2 entre superficiecontinental e insular. La poblacin de Venezuela segn datos

aportados por el ltimo censo (2011) es 25.699.000 la cualest asentada en proporciones importantes en la regin centro-norte costera, zona que aglutina en slo el 20% de lasuperficie territorial ms del 78% de la poblacin nacional[1].

Segn datos aportados por el Ministerio de Energa Elctrica,Venezuela para el ao 2012 contaba con una capacidadinstalada de 28.000 Mw en generacin, mientras que lademanda mxima absoluta para el 2011 fue de 17.551 Mw;siendo la demanda per cpita de 4Mw, lo cual es subsidiadapor el estado venezolano en un aproximado de 70%[2].

Adicionalmente a lo sealado en prrafos anteriores, la estatal

Petrleos de Venezuela PDVSA refina actualmente unpromedio de 320.000 barriles diarios (B/D) de gasolina y

240.000 barriles de diesel, los cuales tambin son subsidiadospor el estado venezolano en una proporcin estimada delproducto interno bruto (PIB) cercana al 7% en el 2012[3].

Aunado a los factores ya reseados, existen a nivel nacionalmedianas y grandes edificaciones pblicas pertenecientes alestado venezolano (ministerios, poderes pblicos,

corporaciones, entre otras.) quienes segn su envergadurapresentan en la actualidad un alto consumo en Mw el cualredunda en la demanda de energa generada por CORPOELECsin tasa de retorno alguno, lo que va en perjuicio directo de lanecesaria recaudacin que requiere la corporacin para laboresde mantenimiento del sistema elctrico nacional y nuevasinversiones en equipamiento y obras.

A raz de la crisis energtica del ao 2009 debidaprimordialmente al fenmeno del nio, el aporte al SistemaElctrico Nacional (SEN) se redujo en aproximadamente 36%de hidrogeneracin, esto conllev, de parte del estado a laaplicacin de iniciativas diversas en lo atinente al ahorroenergtico y las energas alternativas aplicadas a los distintos

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organismos de la administracin pblica a lo largo y ancho dela nacin.

Para la fecha, el pas nuevamente enfrenta al igual que el ao2009 al fenmeno del nio Tal eventualidad ha encendido las

alarmas energticas obligando a la implementacin demedidas en muchos casos inadecuadas para el desarrollonacional, tal y como lo son por ejemplo la reduccin de lasjornadas de labor en ministerios y oficinas pblicas, usoracional y eficiente de luminarias y equipos de aireacondicionado, etc.

Fig.1.Historico de la Demanda de Potencia (MW)Crecimiento Interanual y Promedio (%) Aos 2005-2012

II.

GESTIN ENERGTICA EN EDIFICACIONES

PBLICAS

La Gestin Energtica es por definicin el conjunto demedidas y acciones tcnicas, organizativas, administrativas,sistemticas, preestablecidas y documentadas, a ejecutar antes,durante y despus del proceso productivo y/o de prestacin deservicio que garantizan el uso racional y eficiente de losPortadores Energticos, su ahorro y la proteccin del medioambiente[4].

En edificaciones pblicas a lo largo y ancho del pas podemosidentificar en los levantamientos de data inicial que la energaelctrica es el principal portador energtico en estas

instalaciones, ya que en funcin del suministro elctricodepender en gran medida el funcionamiento de los llamadosservicios esenciales de toda edificacin pblica de magnitudimportante y que maneje cargas tales como sistemas de aireacondicionado, ascensores, iluminacin, sistemashidroneumticos, etc.

Un programa de gestin energtica (PGE) aplicado a entes dela administracin pblica cuyo consumo es alto por losfactores anteriormente mencionados busca como objetivoprimordial el uso racional y eficiente de la energa por parte detoda la poblacin que ocupa grandes reas en edificacionespblicas. La estructura de un PGE consta bsicamente de 17items especificados de la siguiente manera:

1. Declaracin de autoridad: Establece el compromisode la direccin de la Entidad con el cumplimiento delPGE por parte de la alta direccin y de todas UnidadesOrganizativas y define las responsabilidades de lapersona o departamento encargado de la elaboracin,

aplicacin y control del Programa de Gestin Energtica.2. Trminos y definiciones: Define los trminosfundamentales utilizados en el Programa de GestinEnergtica.3. Programa de Gestin Energtica: Expone losprincipios generales a tener en cuenta al elaborar yaplicar el Programa de Eficiencia Energtica de laEntidad.4. Control de la documentacin: Establece losprincipios para una correcta preparacin, distribucin yutilizacin de la documentacin del Programa deEficiencia Energtica.5. Organizacin: Desarrolla los principios aplicablesdurante el proceso de definicin de funciones yestablecimiento de responsabilidades relacionadas con laEficiencia Energtica.6. Recursos humanos:Especifica los principios a teneren cuenta durante la seleccin, capacitacin y atencin alos trabajadores que realizan actividades que influyen enla Eficiencia Energtica.7. Normas de consumo: Establece los principios paraimplantar los ndices (normas) de consumo de PortadoresEnergticos.8. Depsitos, equipos e instalaciones: Enumera losaspectos a tener en cuenta para el control de los depsitosde combustibles y lubricantes y de los equipos einstalaciones consumidoras de Portadores Energticos en

la Entidad.9. Produccin y/o prestacin de servicios: Explica losprincipios a tener en cuenta durante el proceso productivoo de servicio para lograr la Eficiencia Energtica.10. Mantenimiento: Establece los principios a tener encuenta en materia de organizacin, ejecucin y controldel programa de mantenimiento de los equipos einstalaciones que influyen en la Eficiencia Energtica.11. Fuentes renovables de energa: Expone losprincipios para el uso mximo de las potencialidades delas Fuentes renovables de Energa y de los logros dela ciencia y la tcnica.12. Metrologa: Muestra los principios que permitan

asegurar que todos los instrumentos de medicin ycontrol que afecten la Eficiencia Energtica seencuentren en un estado de calibracin conocido yfuncionando dentro de !a que sus respectivas normasespecifiquen.13. Economa energtica: Presentar los principios ymtodos para el anlisis econmico de la PolticaEnergtica de la Entidad.14. Control de la eficiencia energtica: Presenta losprincipios para lograr conocer si las actividades querealiza la Entidad se logran con un consumo energticosegn lo planificado o en caso de sobreconsumos sinrespaldo productivo o de prestacin de servicio, desvos o

prdidas de combustibles, tomar las acciones correctivasnecesarias.

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15. Estudio del impacto medioambiental: Muestra losprincipios a tener en cuenta para la proteccin del medioambiente, durante el diseo o adquisicin de equiposenergticos y en los procesos de transportacinalmacenamiento y utilizacin de los Combustibles

16.

Mejora en la eficiencia energtica: Establece losprincipios y mtodos generales para la elaboracin,ejecucin y control del Programa Anual de Mejora de laEficiencia Energtica.17. Auditora energtica: Enuncia los principios atener en cuenta para la realizacin de AuditorasEnergticas por parte de la Direccin de la Entidad a lasactividades que influyen en la Eficiencia Energtica.

Fig. 2. Edificio sede Banco Central de Venezuela. Caracas.

Como se observa en lneas anteriores, la aplicacin eficaz yeficiente del PGE conlleva un alto compromiso de todo elcolectivo involucrado en un ente pblico gubernamental acualquier nivel.La propuesta que se trata en este artculo buscano solo reforzar un instrumento de gestin organizacional conclaros y definidos objetivos sino adems intenta mediante unaherramienta tecnolgica apoyar firmemente el desarrolloidneo del PGE mediante el respaldo en algunos casos, y lasustitucin en otros, de los portadores energticos utilizandosistemas hbridos FV/T.

III.

SISTEMAS HBRIDOS PV/T APLICADOS AEDIFICACIONES

Los sistemas PV/T (fotovoltaico/trmico) han prestado unsignificativo aporte desde su creacin. Sus aplicaciones hansido diversas; sobre todo en locaciones donde la energa de lared pblica es de difcil acceso as como en economas dondela generacin elctrica a partir de combustibles fsiles escrtica. En los ltimos quince aos ha adquirido gran auge lautilizacin de esta tecnologa en edificaciones y urbanismos,dando un paso adelante en la no dependencia de la energaelctrica obtenida del petrleo y de otras fuentes.

Los sistemas hbridos PV/T (siglas en ingls

fotovoltaica/trmica) son dispositivos que convierten la

energa solar en electricidad y calor. Los ltimos 25 aos hanvisto investigaciones numerosas sobre el tema, tanto enmodelos numricos como analticos.

El sistema hbrido tradicional (fig. 2) se compone de un

mdulo fotovoltaico ms una placa absorbedora posterior. Elobjetivo de esta placa en la de disipar calor de la placafotovoltaica para mejorar su rendimiento; pero ademstambin puede producir energa trmica, la cual sera perdidasin esta hibridacin. Este calor extrado puede ser utilizadopara calefaccin o refrigeracin segn se requiera.

Fig.3. a) Seccin cortada de un panel hbrido (PV/T). b)esquema de la placa absorbedora.

El rendimiento de los colectores hbridos suele ser ms bajoque los mdulos fotovoltaicos y los colectores trmicos porseparado. Sin embargo es de resaltar que desde el punto devista de la energa producida por unidad de superficie, el panelhbrido supera a los dos sistemas por separado.

Los sistemas PV/T se clasifican hoy da segn la

concentracin o no del colector (planos y/o concentrados) ysegn el fluido de trabajo.

Colectores PV/T planos (sin concentracin): sonmuy similares a los colectores trmicos planos, con lanica salvedad de que incluyen un mdulofotovoltaico sobre la placa absorvedora.

Colectores PV/T concentrados: Debido al alto costode los mdulos fotovoltaicos se suele utilizar laconcentracin con el fin de incrementar el nivel deradiacin que incide sobre los mismos.

Agua como fluido de trabajo: Esta clasificacindistingue determinados modelos PV/T segn elmodelo del flujo del agua.

Fig.4.Ejemplo de un colector PV/T con agua como fluido detrabajo.

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En el campo de las energas alternativas, los sistemas hbridosen edificaciones han marcado una tendencia en los pasesdonde se han implementado -primordialmente en Espaa,Francia y Portugal, por sus caractersticas geogrficas yeconmicas particulares- arrojando excelentes resultados por

el aporte energtico de los sistemas fotovoltaicos/trmicos(PV/T) en el suministro elctrico de los edificios y encalefaccin como refrigeracin y aire acondicionado,evidenciado ahorro en el uso prioritario de los combustiblesfsiles y el consecuente ahorro en divisas (fig.3).

Fig. 5. Ejemplo de sistema hbrido aplicado a edificacin

IV.

OBJETIVOSDELAPROPUESTA

Identificar, a nivel nacional aquellas edificacionescuya Demanda contratada sea mayor a 100 Kva.

Ejecutar, levantamientos y recoleccin de datarelativa al portador energtico energa elctrica enservicios preferenciales.

Seleccionar, previo estudio y anlisis de diversos

modelos, el mdulo PV/T adecuado. Simular, mediante software TRNSYS elcomportamiento del sistema a implementar

Evaluar costos de inversin y tasa de retorno enfuncin de la Demanda servida por este nuevosistema.

Auditar mediante PGE, el perfil energtico de laedificacin.

V.

RESULTADOSESPERADOS

En base los objetivos planteados, la implementacin de

sistemas PV/T en edificaciones pblicas del estado venezolanobusca entre muchos aspectos los siguientes beneficios:

Sincerar la facturacin energtica de las edificacionesseleccionadas, mediante la aplicacin del PGE el cualpermitir el uso racional y eficiente de la energaelctrica suministrada por CORPOELEC.

El consecuente ahorro en divisas que producira losMWh suministrados por la empresa de suministroelctrico que se dejaran de consumir en las reasservidas por los sistemas PV/T implementados.

El avance tecnolgico significativo para Venezuela,lo cual le dara un destino adecuado y sin desperdicioa los combustibles fsiles en mercados forneos einternos,

Aporte nacional de las empresas del estado a unmedio ambiente de calidad.

VI. REFERENCIAS

[1].Repblica Bolivariana de Venezuela. .WIKIPEDIA la enciclopedia libre.http://es.wikipedia.org/wiki/Repblica Bolivarianade Venezuela.Obtenido de la red el 03 de Mayo del2015.

[2].Ministerio del Poder Popular Petrleo y Minera.(2013).Documentos.http://www.menpet.gob.ve/secciones.php?option=view&idS=45Obtenido de la redel 8 de mayo 2015.

[3].Ministerio del Poder Popular para la EnergaElctrica MPPEE (2013) Anuario Estadstico2013..http://www.mppee.gob.ve/anuario-estadistico/Obtenido de la red el 20 de Abril del2015.

[4].ECURED. Programa de Gestin Energtica.http://www.ecured.cu/index.php/Programa_de_Gesti%C3%B3n_Energ%C3%A9tica#Estructura_del_Programa_de_Gesti.C3.B3n_Energ.C3.A9ticaObtenido de la red 4 de mayo 2015.

[5].Navarro Ferrer, E.(2010): Aplicacin depaneleshbridos PV/T con concentracin paratrigeneracin en viviendas unifamiliares. Trabajode Maestra. Universidad deZaragoza,http://zaguan.unizar.es/TAZ/EUITIZ/2010/4955/TAZ-TFM-2010-034.pdfObtenido de la red 28 de abril 2015.

[6].

Checa Cabrero, F.(2011). CaracteristicasTrmicas-Elctricas de un Panel solarFotovoltaico.Proyecto Fin de Carrera. UniversidadCarlos III de Madrid, Escuela Politcnica Superior.rea Ingeniera Trmica.http://orff.uc3m.es/bitstream/handle/10016/13675/PFC_Felix_Checa_Cabrero.pdf?sequence=1Obtenido de la red 28 abril 2015.