Latinoamérica y el Caribe es una región que cuenta con un alto potencial de energía renovable, de todos los tipos. No obstante, existen aún brechas en relación al acceso a la electricidad (aproximadamente 24 millones de personas aún no cuentan con electricidad), y también poblaciones que cuentan con suministro, aunque de muy baja calidad, particularmente en sistemas aislados. En este contexto, los sistemas híbridos son una alternativa real y costo efectiva para reducir el uso de combustible de los sistemas de generación fósiles, y para incrementar el acceso de energía a nuevas poblaciones, de una manera sostenible.
Hasta hace poco, una forma generalizada de suministro eléctrico a comunidades alejadas de la red eléctrica era la generación con combustibles fósiles. Aún hoy, es común encontrar comunidades en islas, o en la selva, provistas de electricidad algunas horas al día con generación en base a combustibles y una mini-red eléctrica. No obstante, esta solución presenta problemas. El principal es el costo del combustible, que encarece el costo de suministro eléctrico. Si bien en algunos países existen subsidios del Estado al combustible usado en generación eléctrica aislada, lo que permite reducir el costo final al usuario, el costo para la sociedad es el mismo (ya que es el Estado el que asume el costo, en vez del usuario). Asimismo, el transporte del combustible representa una porción importante del costo de suministro, siendo un factor limitante, ya que en la mayor parte de los casos se trata de comunidades alejadas y aisladas de las principales vías de transporte. Por otro lado, esta forma de generación tiene un impacto ambiental negativo, debido a los gases de efecto invernadero, y a los posibles derrames del combustible durante su transporte y almacenaje.
Como una alternativa, se han desarrollado los sistemas de generación renovable a pequeña escala, incluyendo sistemas fotovoltaicos, eólicos, hidroeléctricos y de biomasa. Estas tecnologías tienen la ventaja de tener costos de operación y mantenimientos muy bajos; no obstante, en muchos casos los costos de inversión son mayores que la alternativa de generación fósil. Por otro lado, en su mayoría las fuentes de energía renovable son intermitentes y presentan variaciones horarias, diarias o estacionales en la generación, debido a las características del recurso.
¿Qué es un sistema híbrido?
Un sistema híbrido es aquel que combina en una sola instalación varias fuentes energéticas, conectadas a una mini-red de distribución. Están compuestos generalmente por fuentes renovables y generación fósil, un sistema de control, y pueden incluir baterías para acumular la energía producida.
¿Cuáles son las ventajas de un sistema hibrido?
La figura muestra la curva de carga típica de un poblado rural de cualquier país de Latinoamérica o el Caribe.
En la curva se observan 3 niveles de demanda, una carga base nocturna (iluminación pública, refrigeración), una carga diurna, y un pico nocturno (iluminación general). En poblados pequeños, un generador fósil normalmente cubre solo el pico nocturno, y funciona de 3 a 4 horas por día; en poblados mayores, la generación fósil funcionaria normalmente alrededor 16 horas, cubriendo la carga diurna y el pico nocturno.
Usando la curva del ejemplo, y asumiendo un sistema fósil-fotovoltaico, la energía renovable (fotovoltaica) reemplazará la generación fósil durante el día, reduciendo el uso de combustible, o alternativamente, permitiendo ampliar las horas de suministro.
Dependiendo de la potencia del sistema fotovoltaico, éste podría generar un excedente (al medio día) que sería almacenado en baterías, y posteriormente podrá ser utilizado. De esta manera, se reducen aún más las horas de funcionamiento del grupo electrógeno, que funcionará sólo en la noche, o días con baja radiación.
Un sistema híbrido renovable no elimina el consumo de combustible, ayuda a disminuirlo. Las baterías además ayudan a amortiguar las variaciones de generación. El dimensionamiento de los componentes del sistema híbrido busca obtener una combinación óptima entre el tamaño de la instalación renovable, las baterías y el generador fósil, a fin de minimizar el costo total y maximizar las horas de suministro.
Comúnmente, es necesario adaptar el sistema renovable a una instalación de generación fósil ya existente, en estos casos, existen complejidades adicionales a considerar, incluyendo, el estado actual del generador fósil, y la necesidad de sistemas de control que permitan su funcionamiento en paralelo con los sistemas de energía renovable, entre otros aspectos. ¿Cuál ha sido tu experiencia con los sistemas híbridos y cómo ha impactado a tu comunidad? Comparte tu experiencia aquí.
Me gustaría tener información concreta de cálculos técnicos y económicos, un ejemplo práctico. Me sería de mucha ayuda para un futuro Proyecto. Le agradezco mucho por su comprensión.