Diagnóstico Técnico y Comercial Del Sector Solar Fotovoltaico en La Región Caribe Colombiana

8/18/2019 Diagnóstico Técnico y Comercial Del Sector Solar Fotovoltaico en La Región Caribe Colombiana

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Diagnóstico técnico y comercial del sector solar

fotovoltaico en la región Caribe colombiana

1. Introducción

La tecnología solar fotovoltaica tuvo su inicio en 1954, cuandoinvestigadores de los laboratorios Bell de los Estados Unidosdesarrollaron la primera celda solar de estado sólido usando siliciocristalino como material fotovoltaico. La energía solar fue usadainicialmente en los programas espaciales, a partir de la d!cada de los"# comen$aron los programas encaminados al desarrollo de nuevosmateriales fotovoltaicos con el propósito de fabricar módulos solares

fotovoltaicos para uso terrestre.

%olombia posee pocos datos sobre el tama&o de la industria solarfotovoltaica. El estudio m's completo (ue se posee es el censo evaluación de sistema solares fotovoltaicos instalados en %olombia,elaborado por el desaparecido )nstituto de %iencias *ucleares Energías+lternativas )*E+, para el a&o 199-, documento en el (ue se reali$a undiagnóstico de la industria en %olombia entre los a&os # 9#,resaltando como con el paso del tiempo la tecnología de los módulossolares fotovoltaicos me/oró su e0ciencia energ!tica el documentotambi!n resalta datos sobre la demanda oferta en el sector

fotovoltaico colombiano, destacando como principales segmentos demercado el sector de las telecomunicaciones 2soluciones solares en$onas remotas3 la electri0cación rural.

La generación fotovoltaica en %olombia siempre se a enfocado en elcampo, debido a (ue los altos costos de generación originadosprincipalmente en los costos de combustibles, los costos de operación mantenimiento en las distintas $onas remotas, acen (ue lageneración solar resulte m's económica en el largo pla$o con0able. ee/emplo se pueden citar los distintos procesos contractuales estatales

(ue durante los 6# a&os de esta industria en %olombia, se anpromovido a trav!s de los distintos entes nacionales territoriales, comoson el sector defensa las gobernaciones, información (ue se encuentradisponible con solo revisar el portal 7eb en el (ue se publican la granmaoría de los procesos estatales, conocido como el portal 8nico decontratación.


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+ pesar de (ue el país posee una estructura legal (ue desde el a&o ##1fomenta el uso de fuentes alternativas de energía 2le -9" del ##13, lasinversiones an sido ín0mas, comparadas con la tendencia mundial enlos países desarrollados emergentes (ue re:e/an los informes de laasociación de fabricantes de la industria solar fotovoltaica europea

E;)+.

El ob/etivo general de de este artículo es describir el estado actual de laoferta demanda de sistemas solares fotovoltaicos en La región %aribecolombiana, deriv'ndose los siguientes ob/etivos especí0cos< i3 escribirlos conceptos teóricos fundamentales sobre energía solar fotovoltaica sus aplicaciones, ii3 Elaborar el estado actual de entorno socioeconómico demanda de la energía solar fotovoltaica en la región %aribe%olombiana, iii3 escribir la oferta tecnológica solar fotovoltaica de lasempresas de la región %aribe %olombiana. La metodología utili$ada es larevisión bibliogr'0ca en libros, revistas cientí0cas e informes t!cnicos de

agencias especiali$adas.

2. Energía Solar Fotovoltaica y sus Aplicaciones

La energía solar fotovoltaica permite transformar en electricidad laradiación solar por medio de c!lulas fotovoltaicas integrantes demódulos solares. La generación de energía solar fotovoltaica se dagracias al con/unto de e(uipos conocido en el mercado colombiano comoel sistema solar fotovoltaico o instalaciones fotovoltaicas, los cualespueden agruparse en tres grandes tipologías seg8n los componentes, la

con0guración la forma de cone=ión a la red el!ctrica< 13 sistemasfotovoltaicos autónomos, 3 sistemas íbridos o mi=tos, 63 sistemasconectados a la red.


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El tipo de sistema característico de %olombia es el sistema fotovoltaicoautónomo, las cuales no tienen ninguna cone=ión con redes el!ctricas

de la red general o red p8blica tiende a ser usada para electri0caciónrural, uso agrícola, ganadero o forestal, aplicaciones militares, o en laenergi$ación de e(uipos ale/ados de la red como comunicaciones,se&ali$ación control. Los sistemas autónomos (ue en esencia est'ncompuestos por el modulo solar fotovoltaico, acumulador o batería, controlador de carga solar, re(uerir'n de otros e(uipos seg8n el tipo deinstalación o necesidad energ!tica a abastecer.

En el mercado, los sistemas fotovoltaicos autónomos ser'n identi0cadosseg8n la potencia pico 2>p3 del módulo solar fotovoltaico, la capacidadenerg!tica a satisfacer depender' de cuatro factores fundamentales< 13

El volta/e de operación del sistema, 3 la radiación solar de la $ona deinstalación, 63 La potencia de los e(uipos a energi$ar, 43 las oras detraba/o de dicos e(uipos. La región %aribe colombiana posee una granventa/a comparativa con respecto al resto del país en cuanto a laradiación solar global promedio diario 2?>@m@día3, tal como lopodemos apreciar en la 0gura 1.


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3. Variables del Macroentorno olo!biano "ue Inciden en laIndustria Fotovoltaica

• ;olíticas< La le -9" de ##1 promueve el uso racional e0cientede energía promoción uso de las energías alternativas, la cual a

recibido modi0caciones a trav!s de los decretos 6-6 del ##6 16#del ##5. + nivel de la región %aribe colombiana, no e=isten normasde regulación en los tres distritos.

• Economía< El ;)B del sector el!ctrico para el ##" 2feca m'sreciente obtenida3, e(uivale al ,"A de la producción nacional.

• ocial cultural< Los medio de comunicación audan a (ue losconsumidores empiecen a sentir preocupación por el cuidado conservación del medio ambiente. Codo esto a motivado (ue la

sostenibilidad el cuidado del medio ambiente sea punto obligatoriode los programas de responsabilidad social empresarial.

• Cecnología< el respaldo (ue recibe la industria fotovoltaica de loscentros de desarrollo tecnológico universidades es grande, en lamedida (ue se traba/a arduamente en me/orar la e0ciencia degeneración energ!tica en la tradicional celda solar de silicio, ennuevos materiales (ue puedan generar niveles energ!ticossuperiores a los o generados aun costo menor. ;odemos citarcentros como el %)D%E en Espa&a, anFGeitner )nstitut con su

división de energía solar en +lemania, o el U%E; del Heorgia )nstituteof Cecnolog en Estados Unidos.

• Gedio +mbiente< + trav!s del ministerio de ambiente, vivienda desarrollo territorial, se establece desde el ##1 el plan estrat!giconacional de mercados verdes, documentos (ue se mantiene sinmodi0caciones desde el ##1. La construcción de obras portuarias en$onas verdes, el incremento los puertos especiali$ados de carbón, lasnuevas empresas dedicadas a procesos productivos por la presenciade nuevas $onas industriales, todos estos sucesos incrementaran elimpacto negativo ambiental en la $ona.


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#. $endencias %lobales de Mercado

;ara el ##, la industria solar fotovoltaica registró un crecimiento de un11A con ventas apro=imadas de 6",1 billones de dólares donde+lemania Espa&a representaron m's del 5#A del mercado. e destacatambi!n para el mismo a&o las ventas de 5 Gega7atios enedi0caciones (ue poseen sistemas solares fotovoltaicos integrados,conocidas como B);I por sus siglas en ingl!s, el incremento de lascentrales solares de gran escala en Espa&a +lemania, en otros paísesdonde a8n no tenía presencia las centrales solares como son Depublica%eca, )talia, Jrancia, %ina, )ndia Estados Unidos.

e todos los casos internacionales sobre el mercado fotovoltaico, elprincipal a destacar es el de +lemania, país (ue tiene claramentede0nido una política de promoción en energías renovables conocidacomo la le de energías renovables, donde dicas políticas an logradopromover la e=pansión de la electri0cación urbana, distribuida al ##así< 4#A en edi0cios viviendas particulares, 5#A en empresas eindustrias 1#A en centrales solares.

&. 'a (e!anda y la )*erta en la +egión aribe olo!biana

+nali$ando el caso de %olombia, se estima (ue el mercado consume 6##?> en sistemas solares fotovoltaicos al a&o. on 6# a&os apro=imadoslos (ue tiene la industria solar fotovoltaica en %olombia, país con buenos


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niveles de radiación solar, ideales para la e=pansión del mercadofotovoltaico, pero sin políticas claras (ue lo estimulen.

En el caso de la región %aribe colombiana, el establecimiento desdeace a&os de una estructurada industria gasífera, la ampliación de las

telecomunicaciones, el incremento en el uso de e(uipos de telemetría automati$ación, las e=pectativas de crecimiento empresarial debido alos distintos tratados comerciales (ue la nación tiene en proceso conotros países, conllevan a un maor consumo de recursos (ue afectan almedio ambiente, comprometiendo a las empresas a me/orar susprogramas de responsabilidad medio ambiental.

;or otra parte, el inter!s cada ve$ maor de los consumidores por el usode fuentes de energías alternativas, lo cual se pudo comprobar a trav!sde las e=periencias laborales vividas en el sector, la reducción de losprecios internacionales de la energía solar fotovoltaica, muestra se&alesde (ue las tendencias mundiales, pronto empiecen a tener cabida en%olombia.

En cuanto a la demanda tradicional de la industria solar fotovoltaicacolombiana, la demanda para electri0cación rural por parte del sectorprivado 2agroindustriales personas naturales con propiedades en elcampo3 a decrecido, lo (ue no a ocurrido con el estado, el otrocomprador de electri0cación rural, donde entidades como lagobernación del +tl'ntico llevó a cabo varios proectos de electri0caciónrural en los entre el ##- el #1#.

En general la demanda tanto en el %aribe colombiano como en todo elpaís, tiene en cuenta tres factores a la ora de ad(uirir, bien sea porimportación o compra a una empresa local lo siguiente< prestigio e=periencia del país fabricante en generación en energías renovables, lacalidad de los e(uipos ofrecidos, el precio.

En cuanto a la oferta, se destaca un listado de importadores para el##6, (ue para el a&o #1# se mantienen como empresas (ue acenparte de la cadena de suministro 2istribuidores ingeniería servicio

t!cnico3 de la industria solar fotovoltaica en %olombia con presencia enla región %aribe colombiana.

E=isten otra serie de empresas (ue con un nivel de importaciones m'smodesto, las cuales tienen presencia en la oferta regional nacionaldesde los a&os #, se pueden considerar como las m's representativasde un sector (ue por lo general a trav!s de los a&os de presencia en%olombia varias de las compa&ías (ue nacieron con el sector, an ido


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desapareciendo, bien sea por no seguir invirtiendo m's en el sector opor(ue solo nacieron para abastecer una necesidad puntual decontratación en la cual unos inversionistas desearon participar, tal es elcaso de los negocios de electri0cación rural estatales (ue siemprecuentan con la participación de una serie de empresas cuo ob/eto social

primordial no gira en torno las energías limpias o a la energía solarfotovoltaica.

El caribe colombiano cuenta con una importante empresa pertenecientea un grupo empresarial con sede en la ciudad de %ali, (ue /uega unpapel de importador maorista, representa en %olombia a una marcade origen /apon!s, (ue go$a de un e=celente posicionamiento en elsector. Cambi!n, se ubican en la región tres empresas de tradición en elmercado nacional, (ue act8an como maoristas detallistas. Una deellas, es de capital local, mane/a distribuidores en el %aribe ventadirecta a empresas de ingeniería, el estado la gran industria ubicada

en la región (ue demanda este tipo de productos como lo es la industriadel gas, carbón telecomunicaciones. En cuanto a las otras dos, tienenpresencia directa en la región %aribe colombiana a trav!s derepresentantes comerciales.

E=iste una cuarta empresa de capital antio(ue&o, (ue se enfoca solo enel sector agroindustrial abitantes del campo, su presencia en laregión es a trav!s de distribuidores (ue comerciali$an suministros parael campo, a8n no tiene presencia en la industria (ue demanda energíasolar fotovoltaica.

,. (escripción de la )*erta $ecnológica Fotovoltaica en la +egiónaribe olo!biana


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;asemos a describir cada uno de los componentes de un sistema solarfotovoltaico (ue se ofrecen en la región, entendiendo (ue se puedenofrecer como un pa(uete integrado o por separado. La información esobtenida a trav!s de inteligencia de mercados reali$ada a las empresasanteriormente mencionadas<

-.1. Gódulos olares Jotovoltaicos

Los módulos demandados son seg8n la aplicación. ;ara el caso de lase&ali$ación marítima aplicaciones lumínicas de ba/o consumo, sedemandan módulos entre los # 5# >p en aplicaciones como cercadoel!ctrico, soluciones de automati$ación para la industria del gas ocarbón o telecomunicaciones, se demanda los módulos entre los 5# #>p para las soluciones de electri0cación se demanda módulos con >psuperiores a los # >p. El consumidor regional, guarda apego pormarcas pertenecientes a multinacionales del sector energ!tico electrónico sin embargo, suelen aceptar lo (ue las empresas del sectorle ofre$ca por disponibilidad del momento.

+ continuación encontramos los rendimientos el!ctricos de tama&os demódulos solares fotovoltaicos de alta circulación comercial en la regióncaribe, con base en el m!todo de dimensionado m's sencillo (ue partede la estimación del consumo el dimensionado de cada uno de loscomponentes del sistema solar fotovoltaico donde, aciendo loscorrespondientes despe/es de las fórmulas para el dimensionado sencillose obtiene el rendimiento energ!tico del módulo solar fotovoltaico<

13 %'lculo del consumo el!ctrico total 2EC3 en base a los consumos

en en

onde

son las potencias en % en +% 2en de los e(uipos a energi$ar,tdi es el tiempo diario de uso de dicos e(uipos, Je es el factor dep!rdida de e0ciencia por el uso de los inversores de volta/e 2+%@%3 (ueen la pr'ctica se suele usar una perdida m'=ima del #A, d'ndole unvalor a la variable Je del #A, EC estar' e=presado en vatiosFora2>3.

3 %'lculo del generador fotovoltaico 2HJ3 HJ K 22EC@Is3 Js3 @ Dad 263

onde


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Is es el volta/e re(uerido del sistema solar fotovoltaico, suele oscilar ser

1, 4 o 4 , en la practica, los instaladores lo determinan teniendoen cuenta el maor aprovecamiento del arreglo solar la disponibilidadde e(uipos Js es el factor de seguridad por el desgaste en el tiempo delos módulos fotovoltaicos, donde la maoría de los fabricantes

consideran (ue se debe mane/ar un factor de seguridad 1, por eldesgaste del #A de gran parte de los módulos solares fotovoltaicosdespu!s de # a&os de aber sido fabricados la variable Dad es laradiación solar e=presada en ?>@m , (ue en la pr'ctica losinstaladores fotovoltaicos suelen e=presar como las oras de radiacióndiarias disponibles en la $ona. El c'lculo del HJ, permite al instaladordeterminar la corriente 2)3 (ue se re(uiere generar con el sistema solarfotovoltaico para cubrir la necesidad energ!tica. El n8mero de módulossolares fotovoltaicos re(uerido se obtendr' de la relación entre HJ la

corriente m'=ima generada generada por el modulo<

Gódulos re(ueridos K HJ @ donde el resultado se debe apro=imar alentero maor cercano. ;ara los c'lculos de la siguiente tabla, la columnarendimientos energ!ticos se referir' al c'lculo de EC, calculo (ue para el

cual HJ es igual a dado (ue es un solo modulo el re(uerido, el factorde seguridad es 1, el volta/e del sistema Is es e(uivalente alvolta/e nominal del módulo (ue para el caso de los (ue aparecen en latabla es la radiación solar se tomar' la mínima anual para laciudad de Barran(uilla, obtenida de la tabla 1, e(uivalente a 4,9 oras2?>@m 3 de radiación diaria.

EC K 2HJ Dad Is3 @ Js K 24,9 oras HJ3 @ 1, 253 donde HJK

Este c'lculo es ba/o el supuesto (ue todo el consumo energ!tico sea encorriente directa, dato (ue se colocar' en la columna rendimientosenerg!ticos. ;ara el c'lculo de la columna componentes re(ueridos, seutili$ar' las siguientes formulas siguiendo la secuencia de las anteriores


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• Banco de acumuladores re(ueridos 2BB3

a ser'n los días de autonomía (ue se desean tener en caso de fallas enel módulo solar fotovoltaico 2se recomienda un mínimo de 6 días3, de talforma (ue durante esos días el banco de acumuladores puedan traba/arsolos, !l A de descarga, es la descarga m'=ima permitida diaria (uedebe reali$arse a la batería con el 0n de alargar la vida 8til delacumulador, dato (ue por lo general es suministrado en los cat'logost!cnicos del fabricante del acumulador (ue mucas veces, losinstaladores en la pr'ctica suelen utili$ar un # 6#A, para nuestroe/ercicio traba/aremos con el #A. BB se e=presa en +mperiosFora 2+3.

• %ontrolador solar re(uerido 2%3

es la corriente producida por el modulo solar fotovoltaico, (ue es elproducto de la corriente producida por cada rama en paralelo del

generador por el n8mero de ramas en paralelo del generador la variable )c calculada por el cociente de las sumatorias de potenciaspor los respectivos volta/es seg8n el tipo de volta/e, el volta/e de losacumuladores para la carga % 2Ibat3, el volta/e en +% 2Iac3 si es 11# o#. La corriente maor ser' tomada para seleccionar el tipo decontrolador a utili$ar. ;ara nuestro caso, dado (ue no tenemosestablecida una carga, damos por sentado (ue la corriente producida


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por el modulo fotovoltaico debe ser la aceptada, como es para elan'lisis de un solo modulo, la variable *D es igual a 1.

-.. +cumuladores El!ctricos

El acumulador o batería es un componente vital en los sistemas solaresfotovoltaicos autónomos pues servir' de respaldo para esos momentosen (ue el modulo solar fotovoltaico no pueda generar electricidad2noce, nubosidad, etc.3. El tipo de batería ideal a utili$ar es la bateríaestacionaria, dise&adas para tener un empla$amiento 0/o para casosen (ue el consumo en (ue el consumo es m's o menos irregular pero enlos (ue no se necesita producir una corriente elevada en breves periodosde tiempo, aun(ue si profundas descargas.

Las baterías pueden tener electrolito alcalino o acido, siendo las

primeras la de maor 0abilidad resistencia, pero las segundas son m'sdemandadas por los precios m's competitivos. En el comercio, seconsiguen estacionarias libres de mantenimiento 2selladas3 las (uere(uieren mantenimiento, el mercado a aceptado demanda m's lalibre de mantenimiento (ue posee una maor vida 8til la diferencia enprecios es cada ve$ menor con respecto a la (ue re(uieremantenimiento.

Entre las baterías estacionarias ofrecidas en la región %aribecolombiana, se destacan baterías fabricadas en Cai7'n, (ue mane/anreferencias en 1 Idc, desde los " + asta los 55 +. olo a

presencia directa de un fabricante nacional, sus productos tienen unbuen nivel de aceptación en el 'rea industrial de la región en el gremioganadero. Cambi!n se destacan marcas norteamericanas cuo tiempo devida 8til es superior a las otras ofertadas, lo (ue incrementa el valormonetario de las mismas en el mercado. ;or lo general la oferta debaterías estacionarias en %olombia, al igual (ue los módulos, es debaterías importadas.

-.6. %ontrolador olar

El controlador o regulador solar tiene como función principal proteger labatería evitando la descarga profunda o la sobrecarga de las mismas,alargando de esta forma la vida 8til de la batería. En el mercado de laregión %aribe colombiana se demandan marcas alemanas norteamericanas, en sus distintas presentaciones, siendo un líderindiscutible del mercado, tendencia (ue conserva no solo en el mercadonacional sino tambi!n en la internacional.


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-. onclusiones

La región %aribe colombiana posee e=celentes condiciones naturalespara el desarrollo del sector solar fotovoltaico sin embargo, al reali$arun an'lisis del macro entorno nacional, no se an dado las políticas

adecuadas necesarias (ue le apunten a estimular la inversión, como sise an dado en otras regiones del mundo, a pesar (ue las tendenciassociales tecnológicas est'n a favor del consumo de esta fuenteenerg!tica. +l no e=istir las normas, el mercado en su totalidad, seencuentra representado por la construcción de sistemas solaresfotovoltaicos autónomos, desconectados de la red el!ctrica. e estima(ue este mercado tiene una demanda de 6## ?> anuales, representadoen gran parte por la electri0cación de $onas apartadas de la redel!ctrica nacional, lo (ue convierte al estado en el principal compradorde esta energía, en cierta medida por algunos sectores de la industriacomo el sector gas telecomunicaciones.

La oferta en la región %aribe colombiana est' representada por unpu&ado de empresas (ue an logrado imponer las marcas (ue en elmomento puedan ofrecer. e destaca (ue entre la oferta de la región,est' presente una cadena de distribución comercial, partiendo delmaorista asta los minoristas (ue ofrecen valor agregado a trav!s de laconstrucción de los sistemas solares fotovoltaicos, e=istiendo un respetototal entre cada uno de los miembros de la cadena. Las marcas /aponesas son las m's demandadas por los consumidores de energíasolar fotovoltaica en el %aribe colombiano, en especial las referencias(ue oscilan entre los -5 los 16# >.

+plicando las formulas de dimensionamiento solar fotovoltaico, seobtienen los datos sobre la capacidad energ!tica en > (ue puedecubrir cada una de las anteriores referencias mencionadas, así como elbanco de acumuladores, cuas marcas banderas son procedentes de Cai7'n, controladores solares re(ueridos, donde los productosalemanes son los de maor demanda.

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