Propuesta de mejora del abastecimiento de energía...
87
FACULTAD DE INGENIERÍA Carrera de Ingeniería Industrial y Comercial PROPUESTA DE MEJORA DEL ABASTECIMIENTO DE ENERGÍA CON PANELES SOLARES PARA REDUCIR INSATISFACCIÓN DE USUARIOS EN ZARUMILLA- TUMBES Tesis para optar el Título profesional de Ingeniero Industrial y Comercial LUIS ARMANDO SANCHEZ GUTIERREZ Asesor: Mg. Oscar Muro Doig Lima – Perú 2019
Transcript of Propuesta de mejora del abastecimiento de energía...
FACULTAD DE INGENIERÍA
Carrera de Ingeniería Industrial y Comercial
PROPUESTA DE MEJORA DEL ABASTECIMIENTO DE ENERGÍA CON PANELES SOLARES PARA REDUCIR
INSATISFACCIÓN DE USUARIOS EN ZARUMILLA-TUMBES
Tesis para optar el Título profesional de Ingeniero Industrial y
Comercial
LUIS ARMANDO SANCHEZ GUTIERREZ
Asesor:
Mg. Oscar Muro Doig
Lima – Perú
2019
2
JURADO DE LA SUSTENTACION ORAL
……………………….
Presidente
……………………….
Jurado 1
………………………..
Jurado 2
_________________________________________________
Entregado el: 5 de febrero del 2019 Aprobado por:
………………….. ………………………………………….
Graduando Asesor de tesis: Oscar Muro Doig
3
UNIVERSIDAD SAN IGNACIO DE LOYOLA
FACULTAD DE INGENIERIA
DECLARACION DE AUTENTICIDAD
Yo, Luis Armando Sánchez Gutierrez, identificado con DNI ° 72564680,
bachiller del Programa Académico de la Carrera de Ingeniería
Industrial y Comercial de la Facultad de Ingeniería de la Universidad
San Ignacio de Loyola, presento mi tesis titulada:
Propuesta de mejora del abastecimiento de energía con paneles
solares para reducir insatisfacción de usuarios en Zarumilla-Tumbes
Declaro en honor a la verdad, que el trabajo de tesis es de mi autoría;
que los datos, los resultados, y su análisis e interpretación, constituyen
mi aporte. Todas las referencias han sido debidamente consultadas y
reconocidas en la investigación.
En tal sentido, asumo la responsabilidad que corresponda ante
cualquier falsedad u ocultamiento de la información aportada. Por
todas las afirmaciones, ratifico lo expresado, a través de mi firma
correspondiente.
Lima, 5 de febrero del 2019
………………………………………
Luis Armando Sánchez Gutierrez
DNI N° 72564680
4
Epígrafe:
La educación es el arma más poderosa
Que puedes usar para
Cambiar el mundo
(Nelson Mandela y Graca Machel.2002)
5
Índice de contenido
Resumen 11
Identificación del problema 13
Formulación del problema 23
Antecedentes 24
Antecedentes internacionales 24
Antecedentes nacionales 26
Objetivos de la investigación 46
Justificación de la investigación 47
Matriz de consistencia 48
Marco metodológico 49
Metodología 49
Paradigma 49
Enfoque 49
Método 49
Variables 49
Población y Muestra 50
Unidad de análisis 50
Instrumentos y técnicas 50
Procedimiento y método de análisis 52
Discusión 75
Conclusiones 78
Recomendaciones 80
Referencias bibliográficas 81
Anexos 86
6
Índice de tablas
Tabla 1. Energía facturada en Tumbes 19
Tabla 2. Energía facturada en Zarumilla 20
Tabla 3. Energía generada en Tumbes 21
Tabla 4. Tabla de emisión de CO2 por tipo de generación de energía 34
Tabla 5. Ranking de parques solares en el mundo 2017 36
Tabla 6. Matriz de comparación de precio de paneles solares 39
Tabla 7. Clasificación de los reguladores 42
Tabla 8. Centrales Hidroeléctricas en el Perú 64
Tabla 9. Centrales Termoeléctricas en el Perú 65
Tabla 10. Centrales Termoeléctricas Biomasa en el Perú 65
Tabla 11. Centrales Solares en el Perú 66
Tabla 12. Centrales Eólicas en el Perú 66
Tabla 13. Horas de radiación solar en latitud 4° 69
Tabla 14. Histórico de la demanda de energía eléctrica en Zarumilla 71
Tabla 15. Detalle de dispositivos para la instalación fotovoltaica 72
Tabla 16. Comparación entre la energía térmica y solar 74
7
Índice de figuras
Figura 1. Energía solar incidente diaria, promedio anual 13
Figura 2. Balanza comercial del combustible en el Perú 14
Figura 3. Provincias de Tumbes 15
Figura 4. Distritos de la provincia de Zarumilla 15
Figura 5. Generador para el desarrollo de un evento en un local del distrito 16
Figura 6. Generador en una tienda en Aguas Verdes 16
Figura 7. Generador en una entidad financiera en Aguas Verdes 17
Figura 8. Tarifa de energía eléctrica 18
Figura 9. Distribución de sectores industriales en la región Tumbes 22
Figura 10. Tipos de radiación 30
Figura 11. Efecto fotovoltaico 31
Figura 12. Clasificación de las celdas solares 32
Figura 13. Planta solar Rubí 33
Figura 14. Diseño de paneles solares para evitar insectos acuáticos 34
Figura 15.Desarrollo de la energía solar fotovoltaica en los 2007-2017 35
Figura 16. Desarrollo de la energía solar fotovoltaica por país 35
Figura 17. Planta solar Kurnool (India) 36
Figura 18. Parque eólico Wayra I 37
Figura 19. Planta solar Tacna 38
Figura 20. Planta solar Rubí 38
Figura 21. Mapa nacional de Sistema Fotovoltaicos 39
Figura 22. Agrícola Andrea 40
Figura 23. Electrificación rural Cajamarca 40
Figura 24. Instalación de sistema solar fotovoltaico 43
Figura 25. Duración astronómica por latitud y mes 44
Figura 26. Duración astronómica por latitud y mes 44
Figura 27. Gráfico de la hora solar pico 45
Figura 28. Nivel de satisfacción respecto al servicio de energía eléctrica actual 53
Figura 29. Motivos de insatisfacción respecto al servicio de energía eléctrica actual 54
Figura 30. Distribución porcentual del conocimiento sobre el servicio de energía eléctrico
actual 55
Figura 31. Distribución porcentual respecto al conocimiento sobre la energía solar 56
8
Figura 32. Distribución porcentual respecto al conocimiento sobre el panel solar 57
Figura 33. Distribución porcentual respecto al conocimiento sobre la sostenibilidad de la
energía solar 58
Figura 34. Conocimiento sobre el nivel de irradiación en la región Tumbes 59
Figura 35. Postura ante la propuesta de implementar un sistema de energía solar con
paneles solares. 60
Figura 36. Distribución porcentual respecto a la opinión ante la propuesta de energía solar
en la región 61
Figura 37. Distribución porcentual respecto a la opinión ante la propuesta de utilización de
paneles solares 62
Figura 38. Distribución porcentual respecto a la opinión sobre el principal beneficio de la
propuesta 63
Figura 39. Hidroeléctrica del Mantaro 67
Figura 40. Producción de energía en el Perú 67
Figura 41. Reducción acumulada de las emisiones de CO2 de las tecnologías RER
durante 2008-2015 68
Figura 42. Estimación de las emisiones reducidas de CO2 por tipo de tecnología RER
durante 2008-2015 68
Figura 43. Niveles de irradiación durante el año en la región Tumbes 70
9
Dedico este trabajo a mis padres
Y hermano que confiaron en mí
Desde el principio, estando conmigo
En las buenas y malas.
10
Agradezco al asesor Oscar Muro,
Harry Chiroque, Gianella Navarro y Evany Gomez
Por su soporte para la presente investigación
11
Resumen
El presente trabajo de tesis busca presentar una alternativa de solución para el sistema
de energía eléctrica en la provincia de Zarumilla, que se encuentra en la región Tumbes.
Actualmente, este servicio se genera mediante la operación de una central térmica con
dos generadores, que utiliza una tecnología que no es sostenible, debido a su
dependencia con los combustibles fósiles, que emiten gases de efecto invernadero.
Asimismo, el servicio no cubre la demanda y existen otros factores que afectan el
funcionamiento del sistema eléctrico, y que generan un impacto en el nivel de satisfacción
de los usuarios que se manifestó utilizando el método de encuestas cerradas. Dichas
encuestas presentaron los factores por la cual no se encontraban satisfechos con el
servicio actual, siendo un 54% de los encuestados quienes señalaron que se encuentran
insatisfechos con el servicio actual, y manifestaron su nivel de conocimiento respecto a la
energía solar mediante paneles solares así como la aprobación de la propuesta por parte
de los encuestados que superaba el 90%. Actualmente el sistema presenta constantes
fallas como cortes de energía y la provincia se encuentra en una región que tiene una de
las tarifas más altas de energía eléctrica. Finalmente, se concluye que el sistema que
mejor se adapta a las condiciones naturales de la zona, como el nivel de irradiación y la
duración astronómica, es la energía solar, siendo la alternativa más atractiva para reducir
el nivel de insatisfacción de los usuarios en la provincia de Zarumilla.
Palabras claves: sistema, satisfacción, energía renovable; paneles solares, energía
sostenible
12
Abstract
This thesis work seeks to present a solution alternative for the electric power system in the
province of Zarumilla, which is located in the Tumbes region. Currently, this service is
generated through the operation of a thermal power plant with two generators, which uses
a technology that is not sustainable, due to its dependence on fossil fuels, which emit
greenhouse gases. Also, the service does not cover the demand and there are other
factors that affect the operation of the electrical system, and that generate an impact on
the level of user satisfaction that was expressed using the closed survey method. These
surveys presented the factors for which they were not satisfied with the current service,
with 54% of the respondents indicating that they are dissatisfied with the current service,
and they expressed their level of knowledge regarding solar energy through solar panels.
as the approval of the proposal by the respondents that exceeded 90%. Currently the
system has constant failures such as power cuts and the province is located in a region
that has one of the highest electric power rates. Finally, it is concluded that the system that
best adapts to the natural conditions of the area, such as the level of irradiation and the
astronomical duration, is solar energy, being the most attractive alternative to reduce the
level of dissatisfaction of users in the province of Zarumilla.
Key words: system, satisfaction, renewable energy, solar panels, sustainable energy
13
Identificación del problema
Tumbes es una de las regiones del Perú con menor densidad poblacional, y que se
encuentra ubicada cerca de la línea ecuatorial, por lo que el nivel de irradiación solar en
esta zona es constante durante todo el año, así como las altas temperaturas, en
consecuencia, generando en promedio 6kWh/m2 por día.
Figura 1. Energía solar incidente diaria, promedio anual
Fuente: Senahmi
14
En esta región, el sistema de distribución de energía eléctrica proviene de una
central térmica con dos 2 generadores MAK de 12.5MV cada uno. Estos generadores
operan tanto con combustible diésel B5 como con residual R6. Estos combustibles fósiles
forman parte del problema ambiental actual, debido a que emiten gases de efecto
invernadero.
Otros de los aspectos negativos de este sistema de generación de energía
eléctrica, es que el costo del mismo depende del precio de combustible, que siempre
presenta fluctuaciones a lo largo del tiempo. Estas variaciones que se presentan en el
precio del diésel se debe en principio, al déficit en la oferta que presenta nuestro país,
razón por la cual se importa combustible, y por el que las refinerías finalmente “obtienen
beneficios lucrativos elevando el costo 17% aproximadamente, tanto por el costo logístico
de transportar el combustible como por el margen propio del negocio”, señaló un artículo
del diario La República (2017)
Por ejemplo, en el primer semestre del año 2017 la demanda fue de 213 miles de
barriles por día (MBPD), mientras que la oferta fue 201 MBPD, según el Organismo
Supervisor de la Inversión en Energía y Mina (Osinergmin.2017). Del total de la demanda,
50% fue de diésel, que es el combustible que utiliza la central térmica de Tumbes para la
generación de energía eléctrica.
Figura 2. Balanza comercial del combustible en el Perú
Fuente: Osinergmin (2017)
15
La región de Tumbes está formada por 3 provincias:
- Contralmirante Villar
- Tumbes
- Zarumilla
Figura 3. Provincias de Tumbes
Fuente: Tumbest.blogspot
La provincia de Zarumilla, por su parte, cuenta con 4 distritos:
- Zarumilla
- Aguas Verdes
- Papayal
- Matapalo
Figura 4. Distritos de la provincia de Zarumilla
Fuente: Municipalidad de Zarumilla
16
En el distrito de Zarumilla, cerca de la plaza del distrito, se encuentra un local
donde se realiza actividades de entretenimiento, el cual para el desarrollo de sus eventos
necesita de un generador, tal como se puede notar en la figura 5.
Figura 5. Generador para el desarrollo de un evento en un local del distrito
Elaboración propia
Asimismo, en el distrito de Aguas verdes se encuentra un panorama similar al
respecto, debido a que la oferta de energía no cubre las necesidades de la ciudad, por
ejemplo, en la zona comercial del distrito se manifiesta la necesidad de uso de
generadores de energía eléctrica para el desarrollo de dichas actividades comerciales
(figura 6). Incluso las entidades financieras resultan afectadas por esta problemática
(figura 7).
Figura 6. Generador en una tienda en Aguas Verdes
Elaboración propia
17
Figura 7. Generador en una entidad financiera en Aguas Verdes
Elaboración propia
El uso de generadores provoca un gasto para los negocios y para las familias
habitantes de esta zona, tanto en el costo del equipo como en el combustible necesario
para el funcionamiento. El costo promedio de un equipo electrógeno es de 3,500 soles
(Sodimac.2018), para cubrir las necesidades de consumo que se detallan en las
siguientes líneas. En cuanto a combustible, requiere 3 galones en promedio de gasolina
por día, que implica un costo de 45.6 soles por día, considerando que el precio de la
gasolina por litro es de 3.8 soles (GlobalPetrolPrices.2018).
Asimismo, el panorama general en la región no es el mejor respecto al servicio.
Recientemente, el 15 de setiembre se reportó un corte de energía en la ciudad de
Tumbes que dejo a los pobladores varias horas sin servicio de energía eléctrica.
Electronoroeste S.A. (Enosa), empresa encargada distribuir la energía, señaló que la
causa fue por una falla en el transformador del sistema de abastecimiento (Diario
Correo.2018).
18
Del mismo modo, a inicios de año, el representante del Osinergmin en Tumbes,
Abelardo Anchiraico, señaló que durante el año 2017 se produjeron 48 cortes de energía
en la región Tumbes (Diario La República.2018).
Esta situación es crítica dado que los sucesivos cortes o la inestabilidad de la
energía eléctrica pueden generar problemas con los equipos electrodomésticos de las
familias de Zarumilla, debido a que no existe garantía en el servicio y ello perjudica el
funcionamiento de dichos equipos que generan un perjuicio económico a las familias
usuarias.
Asimismo, se encontró que la tarifa en Tumbes se encuentra establecido de la
siguiente forma:
Figura 8. Tarifa de energía eléctrica
Fuente: Sumario Regional Tumbes 2016
La tarifa industrial es 9.8USD/kWh, para el sector comercial y servicios es de
12.8USD/kWh, y para el sector residencial es 17.4USD/kWh.
Dicho costo no tiene a los pobladores satisfechos, dado que no consideran el
costo del servicio no es congruente con la calidad del servicio en el abastecimiento de
energía eléctrica. Asimismo, Tumbes ocupa el puesto N° 8 en el ranking de las regiones
con el precio más alto por energía eléctrica en el sector industrial (Ministerio de la
Producción.2016)
19
Demanda de energía eléctrica en la región Tumbes
La energía facturada en la región tumbes entre los años 2016 y 2017, según INEI, se
presentan en la siguiente tabla:
Energía factura (En miles de KWh)
Mes 2016 2017
Enero 16,450.40 12,082.20
Febrero 15,994.34 10,498.30
Marzo 16,364.25 11,876.80
Abril 16,593.50 11,238.90
Mayo 17,292.12 11,665.90
Junio 16,044.53 10,743.30
Julio 16,143.62 10,578.60
Agosto 17,179.87 10,818.50
Septiembre 17,321.95 10,571.90
Octubre 17,577.15 11,102.30
Noviembre 17,054.36 9,722.00
Diciembre 11,862.81 11,863.90
Total 195,878.88 132,762.60
Promedio 16,323.24 11,063.55 Tabla 1. Energía facturada en Tumbes
Fuente: INEI (2018) Elaboración propia
20
Demanda de la energía eléctrica en Zarumilla
Según el compendio estadístico del INEI sobre Tumbes, la energía facturada en la
provincia de Zarumilla fue la que se detalla en la siguiente tabla:
Energía factura (En kWh)
Mes 2013 2014 2015 2016 2017 2018
Enero 2,389,200.00
3,012,500.00
2,783,200.00
2,568,949.00
1,931,801.00
1,746,000.00
Febrero 2,499,800.00
2,634,600.00
2,218,500.00
2,440,776.00
1,476,457.00
1,595,700.00
Marzo 2,642,900.00
3,150,500.00
2,478,900.00
2,592,997.00
1,934,727.00
1,774,600.00
Abril 2,705,900.00
3,341,700.00
2,953,700.00
2,633,030.00
1,811,360.00
Mayo 2,335,800.00
3,482,000.00
3,041,900.00
2,554,778.00
1,780,846.00
Junio 2,300,600.00
3,213,000.00
2,688,100.00
2,579,660.00
1,602,252.00
Julio 2,396,400.00
3,117,700.00
2,685,800.00
2,556,316.00
1,526,400.00
Agosto 2,193,900.00
3,026,400.00
2,338,100.00
2,704,705.00
1,485,400.00
Septiembre
2,660,200.00
2,868,500.00
2,256,400.00
2,586,863.00
1,462,200.00
Octubre 2,794,400.00
3,111,000.00
2,487,100.00
2,774,068.00
1,484,900.00
Noviembre
2,846,400.00
3,144,300.00
2,410,000.00
2,730,296.00
1,455,300.00
Diciembre 3,085,600.00
3,006,600.00
2,504,500.00
1,904,304.00
1,732,200.00
Total 30,851,100.00
37,108,800.00
30,846,200.00
30,626,742.00
19,683,843.00
5,116,300.00
Promedio 2,570,925.00
3,092,400.00
2,570,516.67
2,552,228.50
1,640,320.25
1,705,433.33
Tabla 2. Energía facturada en Zarumilla
Fuente: INEI (2018) Elaboración propia
21
Energía producida en la región
La energía que se produjo en la región Tumbes, según INEI, se detalla en la siguiente
tabla:
Energía producida (En GWh)
Mes 2016 2017
Enero 3.20 1.10
Febrero 1.50 1.20
Marzo 1.30 1.20
Abril 1.10 1.10
Mayo 1.10 1.10
Junio 1.20 1.10
Julio 1.60 1.10
Agosto 1.10 1.10
Septiembre 1.10 2.30
Octubre 1.10 1.30
Noviembre 1.10 1.10
Diciembre 1.10 1.10
Total 16.50 14.80
Promedio 1.38 1.23 Tabla 3. Energía generada en Tumbes
Fuente: INEI (2018) Elaboración propia
Población de Tumbes
Para el año 2017, de acuerdo al censo realizado por el Instituto Nacional de Estadística e
Informática (INEI) en dicho año, la población era de 224,863 personas. Asimismo, la
cantidad de familias que se encontraban en Tumbes era de 67,200 familias
Sector empresarial en Tumbes
La región de Tumbes contaba con 11,783 empresas formales al año 2016, según el
Sumario Regional del Ministerio de la Producción, las cuales se encontraban clasificadas
en las siguientes categorías:
- 11,408 microempresas
- 334 pequeñas empresas
- 12 medianas empresas
- 29 grandes empresas
22
Figura 9. Distribución de sectores industriales en la región Tumbes
Fuente: Sumario Regional Tumbes 2016
En la provincia de Zarumilla se encuentra 96% de empresas de servicios, 1% de
manufactura y 3% de empresa de tipo primaria.
En relación al alcance de la energía eléctrica a lo largo de los últimos años, se presenta
un importante progreso, dado que el acceso rural a este servicio ha mejorado y que se
puede apreciar en la siguiente figura.
23
Formulación del problema
Problema general
¿De qué manera se puede mejorar el sistema de energía eléctrica actual y reducir el nivel
de insatisfacción de los usuarios de Zarumilla-Tumbes?
Problemas específicos
¿Cuáles son los factores que perjudican la sostenibilidad del actual sistema de energía
eléctrica de la provincia de Zarumilla-Tumbes?
¿Cuáles son los factores que generan insatisfacción de los usuarios de Zarumilla-
Tumbes?
¿De qué manera se puede garantizar un abastecimiento constante de energía en la
provincia de Zarumilla-Tumbes?
¿De qué manera se puede reducir los niveles de contaminación generados por el sistema
actual de generación de energía?
24
Antecedentes
Antecedentes internacionales
Alepuz, Rubén presentó en el año 2016 el proyecto “Instalación de fotovoltaica de 5.8MW
para la generación de energía eléctrica situada en Almansa”, para obtener el grado de
ingeniería en tecnologías industriales en la Universidad Politécnica de Valencia. Dicho
proyecto presenta el diseño de una planta solar fotovoltaica de 5.8MW de potencia, en
una comunidad de la ciudad de Albacete en España. Para el funcionamiento de la planta,
el proyecto sugiere 20,000 paneles fotovoltaicos de 290W cada uno. Como parte del
proyecto, se encuentra el análisis de las condiciones naturales para el desarrollo de un
proyecto de energía solar, como los datos de irradiación y el mejor ángulo lograr el óptimo
desempeño de la planta solar. Asimismo, presenta el análisis económico de dicho
proyecto y detalles del diseño de construcción de la planta solar.
Sotomayor, María, presentó para la obtención de grado de ingeniería en Ciencias
Empresariales en la Universidad de Especialidades Espíritu Santo, la tesis titulada
“Proyecto de factibilidad para la implementación de una empresa productora y
comercializadora de paneles fotovoltaicos en Ecuador, con el objetivo de promover el
desarrollo de esta energía en su país. Como sucede en mucho de los países del mundo,
el desarrollo de energías alternativas es una tendencia y los gobiernos apoyan dichas
propuestas y proyectos, y basada en ello, María plantea el desarrollo de paneles solares a
bajo costo, fabricados de manera artesanal para reducir los costos de fabricación, sin
alterar la calidad del producto final.
Acosta, Miguel, presentó en el año 2010, para obtener el grado de máster
en Administración en el Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Occidente, la
tesis titulada “Plan de negocios para la distribución de paneles solares con la utilización
de energía renovables” que tenía previsto abarcar el estado de Jalisco en México, En
dicha tesis presenta la propuesta en el contexto de la renovación de la generación de
energía eléctrica que depende del petróleo, comenzar la revolución con la aplicación de
energías renovables como la energía solar, resaltando las condiciones naturales con las
que cuenta tanto el estado como el país, respecto a la generación de energía solar. Como
todo plan de negocios, presenta el estudio de mercado realizado en México, así como
25
pronóstico de usuarios a futuro, y con esta información generan el plan de marketing y el
presupuesto para llevar a cabo dicho proyecto.
Hernandez, Cristopher, presentó en el año 2010 la tesis titulada “Diseño de un
plan de negocios para la creación de una empresa de paneles solares” para obtener el
grado de Máster en Administración del Instituto Politécnico Nacional, el cual básicamente
era un plan de negocios para una empresa de paneles solares en la ciudad de México,
donde se presenta la problemática del sistema de energía eléctrico en Ciudad de México,
donde señala que si bien es cierto que el Estado subsidia parte de su tarifa en la energía
eléctrica, ésta solo cubre hasta cierto rango de consumo, es decir, si te excedes de este
límite, tu tarifa pasa a una clasificación más elevada, lo cual termina siendo un perjuicio
económico para la familia mexicana. Ante esta situación, el tesista plantea la solución en
base al análisis de implementar un negocio de paneles solares que permitan economizar
el servicio de energía eléctrica, beneficiando al mercado mexicano con una alternativa
cada vez más popular.
26
Antecedentes nacionales
De la Cruz, Wuilber, 2014, presentó la tesis “Optimización del sistema solar fotovoltaico
para la generación de energía eléctrica en viviendas aisladas altoandinas” para obtener el
grado de Magíster en Tecnología Energética de la Universidad Nacional del Centro del
Perú, en el cual busca mejorar el funcionamiento de paneles solares en zonas alejadas y
que se encuentran a gran altura en la sierra. Para ello, realizó estudio de las condiciones
climáticas de la zona para encontrar la mejor posición de los paneles, en cuanto a ángulo
y altura, tipo de estructura. El proyecto tiene enfoque técnico en el que demuestra que
siguiendo los parámetros obtenidos se puede aprovechar al máximo el suministro de
energía eléctrica a través del sol.
Huisa, Franc presentó la tesis titulada “Acondicionamiento para el
aprovechamiento de la energía solar en la I.E. Alfonso Ugarte”, en la cual se busca
beneficiar a dicha institución educativa con energía de fácil acceso, ya que muchas veces
se ve que algunas localidades en las provincias del Perú, tienen difícil acceso, por lo cual
los servicios básicos se ven restringidos para lograr su alcance. En cambio, para la
implementación de la energía solar, solo se necesita los paneles solares y el sistema de
generación y distribución.
Lazo, Nestor, presentó en el año 2009 la tesis titulada “Diseño de un sistema con
paneles solares para cargar baterías y energizar motores picadoras en una comunidad
agrícola”. Este proyecto tiene un fin social con el objetivo de beneficiar a las comunidades
agrícolas, en las cuales el sustento es la actividad agrícola y ante el difícil acceso para
inversión, un sistema con energía solar resulta beneficioso para su progreso económico.
Muñoz, Delfor, presentó en el año 2005 la tesis “Aplicación de la energía solar
para electrificación rural en zonas marginales del país”, para obtener el grado de
Ingeniero Mecánico Electricista en la Universidad Nacional de Ingeniería. Ante la
problemática de energía en zonas distantes, en la que el Estado aun no puede llegar y
donde proyectos de energía solar no se plantean por el costo, presentó esta alternativa
como una solución para el desarrollo de estas comunidades que se encuentran alejadas y
marginadas del país. Plantea como objetivo una comunidad de la provincia de Purus en la
región Ucayali. Este sistema plantea la colocación de paneles solares para la comunidad
27
que permitan generar energía eléctrica para las mismas dado su alejamiento de las zonas
urbanas y su difícil acceso como sucede con las comunidades de la selva.
Nuñez Teresa y Cruz Victor, presentaron en el año 2013 un artículo sobre el
diseño de sistema de energía fotovoltaica para cada zona de nuestro país: costa, sierra y
selva. Para ello, seleccionaron 3 regiones de cada zona, Ica (costa), Cuzco (sierra) y
Pucallpa (selva). Luego, en base a las condiciones naturales y un consumo promedio de
energía, realizan las estimaciones para el dimensionamiento de sistema fotovoltaicos para
estas zonas de nuestro país, tanto para las características de los paneles solares como
de las baterías necesarios.
28
Estado del arte
El desarrollo de la energía solar mediante proyectos de parques solares es una realidad
en el Perú desde el año 2012, que fue cuando comenzó la operación del parque solar
Majes Solar 20T en la región Arequipa con una potencia de MW.
En la actualidad, a nivel nacional, respecto a energía eléctrica generada mediante
proyectos de parque solares, existe una capacidad de 280.48MW, siendo la planta solar
con mayor capacidad la instalada en la región Moquegua, Rubí, desarrollada por la
empresa Enel, con una potencia de 144.48MW.
Asimismo, existen estudios previos realizados a nivel nacional sobre la generación de
energía solar en nuestro país, entre los cuales tenemos:
Wuilber de la Cruz presentó en el año 2014 la tesis titulada “Optimización del sistema
solar fotovoltaico para la generación de energía eléctrica en viviendas aisladas
altoandinas” para obtener el grado de Magíster en Tecnología Energética de la
Universidad Nacional del Centro del Perú, en el cual busca mejorar el funcionamiento de
paneles solares en zonas alejadas y que se encuentran a gran altura en la sierra. Para
ello, realizó estudio de las condiciones climáticas de la zona para encontrar la mejor
posición de los paneles, en cuanto a ángulo y altura, tipo de estructura. El proyecto tenía
enfoque técnico en el que demuestra que siguiendo los parámetros obtenidos se puede
aprovechar al máximo la generación de energía eléctrica a través del sol.
También se encuentra la tesis “Aplicación de la energía solar para electrificación rural en
zonas marginales del país”, presentada por Delfor Muñoz en el año 2005, para obtener el
grado de Ingeniero Mecánico Electricista en la Universidad Nacional de Ingeniería. Ante la
problemática de energía en zonas distantes, en la que el Estado aun no puede llegar y
donde proyectos de energía solar no se plantean por el costo, presentó esta alternativa
como una solución para el desarrollo de estas comunidades que se encuentran alejadas y
marginadas del país. Plantea como objetivo una comunidad de la provincia de Purus en la
región Ucayali. Este sistema plantea la colocación de paneles solares para la comunidad
que permitan generar energía eléctrica para las mismas dado su alejamiento de las zonas
urbanas y su difícil acceso como sucede con las comunidades de la selva.
29
Teresa Nuñez y Victor Cruz, presentaron en el año 2013 un artículo sobre el diseño de
sistema de energía fotovoltaica para cada zona de nuestro país: costa, sierra y selva.
Para ello, seleccionaron 3 regiones de cada zona, Ica (costa), Cuzco (sierra) y Pucallpa
(selva). Luego, en base a las condiciones naturales y un consumo promedio de energía,
realizan las estimaciones para el dimensionamiento de sistema fotovoltaicos para estas
zonas de nuestro país, tanto para las características de los paneles solares como de las
baterías necesarios.
Finalmente, Rubén Alepuz presentó en el año 2016 el proyecto “Instalación de fotovoltaica
de 5.8MW para la generación de energía eléctrica situada en Almansa”, para obtener el
grado de ingeniería en tecnologías industriales en la Universidad Politécnica de Valencia.
Dicho proyecto presenta el diseño de una planta solar fotovoltaica de 5.8MW de potencia,
en una comunidad de la ciudad de Albacete en España. Para el funcionamiento de la
planta, el proyecto sugiere 20,000 paneles fotovoltaicos de 290W cada uno. Como parte
del proyecto, se encuentra el análisis de las condiciones naturales para el desarrollo de un
proyecto de energía solar, como los datos de irradiación y el mejor ángulo lograr el óptimo
desempeño de la planta solar. Asimismo, presenta el análisis económico de dicho
proyecto y detalles del diseño de construcción de la planta solar.
30
Marco teórico
Energía solar
La energía solar es la que se obtiene del sol a través de la radiación. Este tipo de energía
es constante y es renovable.
La radiación que recibe la tierra es alrededor de 1.51x1018kWh/año, según
Barbosa (2010). Asimismo, la energía que se produce en una determinada área y sin
presencia de atmósfera, se conoce como constante solar, la cual tiene un valor de
1.35Kw/m2, que anualmente representa 11.85x103kWh/m2
Además, la radiación que percibe la tierra se clasifica en:
Radiación directa, aquella que llega sin reflexiones en el intermedio y que se
puede aprovechar para la generación de energía solar.
Radiación difusa, es el tipo de radiación que se ve afectada por la atmósfera en su
trayecto hacia la superficie terrestre.
Radiación reflejada, es el tipo de radiación que llega a la superficie pero rebota en
base a un coeficiente de la reflexión de la superficie.
Figura 10. Tipos de radiación
Fuente: Pedro J. Hernandez (2014)
31
Energía solar fotovoltaica
En base al tipo de radiación, se descubrió que existen materiales conductores que pueden
captar esta radiación para convertirla en energía eléctrica. “Esto se descubrió en los años
50 en pruebas del laboratorio Bell, donde fabricaron la primera celda solar”
(Barbosa.2010)
El denominado efecto fotovoltaico, se produce cuando la luz solar cae sobre la
celda, donde los fotones dan energía al material conductor, haciendo que los electrones
de valencia salten y finalmente quede libres. Esto provoca que aparezcan huecos en los
átomos, que son como cargas positivas, y que al aplicar un campo eléctrico, hace que los
electrones vayan a la capa “n” y los huecos a la capa “p”. Al ocurrir esto, se acumulan
varias cargas sobre el material lo cual es técnicamente el voltaje generado a partir del
efecto fotovoltaico.
Figura 11. Efecto fotovoltaico
Fuente: Aerogeneradores y energía eólica blog (2014)
32
Tipos de celdas solares
De acuerdo al rendimiento que se desea obtener con la celda solar, existe una
clasificación que se resumen en la siguiente figura.
Figura 12. Clasificación de las celdas solares
Fuente: Curso de energía solar – Universidad de Jaén
En ese sentido, el tipo de celda solar con mayor rendimiento es la monocristalina
con un 24% de pérdida de la energía que capta.
Beneficios de la energía solar
Ya no es un secreto, que en los últimos años se haya desarrollado energías renovables,
pero ello se debe a la cantidad de beneficios que presentan siendo los principales,
presentado en un artículo de TV Perú (2015):
1. Es renovable, pues el suministro de energía es constante,
2. Ecológica, no emite gases de efecto invernadero
3. Los paneles solares dan garantía de funcionamiento, debido a que requieren el
mínimo de mantenimiento.
4. No emite ruido, a diferencia de otros tipos de energía, la generación de energía
mediante paneles es silenciosa.
5. Económica a largo plazo, cuando se cubre el costo de arranque, comienza a
devolver la inversión y generar buenas ganancias
6. Diferentes formas de implementación, existe una variedad de tipos de instalación.
7. Libertad de conexión, puedes elegir formar parte de la red eléctrica y generar tu
propia energía solar con paneles.
8. Avances tecnológicos constantes de este tipo de energía, cada día van
apareciendo mejoras en los paneles solares y su funcionamiento.
33
Desventaja de la energía solar
Como toda propuesta, tiene sus beneficios y desventajas, en este caso, se presenta los
aspectos a considerar para el desarrollo de esta alternativa de energía:
Espacio de operación
Una de las desventajas que presenta la generación de energía solar es el espacio que
necesito para la operación de los paneles solares, pues ocupan una gran extensión para
su operación. Ante ello, y como sucede en nuestro país, dada las condiciones naturales,
los proyectos se llevan a cabo en zonas desérticas, como la planta solar Rubí, localizada
en la región de Moquegua.
Figura 13. Planta solar Rubí
Fuente: Revista Constructivo (2018
Peligro de insectos acuáticos
Según un artículo publicado por la BBC (2010), existen un peligro potencial para insectos
acuáticos como la efímera, podrían confundir los parques solares como un lago, y al no
ser hábitat natural, podrían morir, pues debido a parecido cuando los paneles ocupan una
gran extensión, pueden generar este problema ecológico.
Sin embargo, existe una alternativa de solución ante esta problemática, y es hacer
las divisiones de los paneles más gruesas, de tal forma que se forme tipo una rejilla y
pueda confundir a los insectos y pierdan el interés por acercarse.
34
Figura 14. Diseño de paneles solares para evitar insectos acuáticos
Fuente: BBC (2010)
Energía solar y la emisión de CO2
Las emisiones de CO2 es un factor crítico en la actualidad, dada la lucha contra el
calentamiento global. En ese sentido, la energía solar como energía renovable presenta
otro de sus principales beneficios dado el bajo nivel de emisión del compuesto CO2, en
comparación con otras fuentes de generación de energía eléctrica.
Tipo de central eléctrica Emisión de CO2
Ciclo combinado con gas 400g/kWh
Combustión por carbón 200g/kWh
Nuclear 25g/kWh
Solar 25-32g/kWh
Eólica 22g/kWh
Ciclo combinado diésel-vapor 360g/kWh Tabla 4. Tabla de emisión de CO2 por tipo de generación de energía
Elaboración propia
Fuente: Crónica ONU (2007).
35
Desarrollo de la energía solar fotovoltaica
Al ser esta alternativa de energía sostenible, a lo largo de los años se ha ido
desarrollando alrededor del mundo y en la actualidad se presentan cifras que hacer ver
con esperanzas las energías renovables
Figura 15.Desarrollo de la energía solar fotovoltaica en los 2007-2017
Fuente: Ren21 (2018)
De acuerdo a la figura, desde el año 2007, donde a nivel mundial se había
implementado cerca 8GW, hasta el año 2017, aumento 394GW la potencia de energía
solar alrededor del mundo.
Figura 16. Desarrollo de la energía solar fotovoltaica por país
Fuente: Ren21 (2018)
36
Asimismo, en la figura, podemos ver que el país que más ha progresado en la
potencia instalada de energía solar fotovoltaica es China, siguiendo Estados Unidos y
Japón.
Parques solares
Dado los grandes beneficios que se pueden obtener con la implementación de este tipo
de energía, a lo largo del mundo ya se han desarrollado importantes proyectos de
parques solares, de los cuales existe un ranking en base a la potencia instalada de cada
uno de ellas.
Ranking Parque solar Capacidad (MW) Ubicación
1 Kurnool Ultra Mega Solar Park 1000 India
2 Longyangxia Hydro- Solar PV Station 850 China
3 Planta Solar PV Kamuthi 648 India
4 Solar Star Solar Farm I y II 597 Estados Unidos
5 Cooper Mountain 552 Estados Unidos
6 Desert Sunlightg Solar Farm 550 Estados Unidos
7 Topaz Solar Farm 550 Estados Unidos
8 Mesquite Solar Project 400 Estados Unidos
9 Quaid-e-Azam Solar Park 400 Pakistán
10 Planta fotovoltaica Ningxia Yanchi Fase I 380 China
Tabla 5. Ranking de parques solares en el mundo 2017
Elaboración propia
Fuente: Roca Jose – El periódico de energía (2017)
Figura 17. Planta solar Kurnool (India)
Fuente: Roca Jose – El periódico de energía (2017)
37
Energías renovables en el Perú
El desarrollo de energías renovables en la zona norte de nuestro país es una realidad
desde finales del año 2014, que se inauguró el parque eólico más grande del Perú, que se
encuentra compuesto por 62 aerogeneradores localizados entre los distritos de La
Libertad y Talara en Piura, “con capacidad para generar 114MW y para abastecer las
regiones del norte desde Tumbes hasta Ancash” (RPP. 2013)
Además, tenemos la reciente planta eólica inaugurada en nuestro país. Wayra I, se
encuentra en el distrito de Marcona, región Ica a 27msnm. La empresa operadora es Enel
Green Power SAC.
Esta planta tiene una capacidad de 126MW y cuenta con 42 aerogeneradores de
3.15MW de potencia nominal cada uno.
La planta eólica Wayra I, ofrece 573GWh por año y empezó operaciones el 17 de
julio del 2018.
Figura 18. Parque eólico Wayra I
Fuente: Diario Peru21 (2018)
Respecto a energía solar, se ha desarrollado en los últimos años diversos
proyectos:
Central Tacna Solar, se encuentra ubicada en la región Tacna a 560msnm y es operada
por la empresa Tacna Solar SAC. Esta planta tiene una capacidad instalada de 20MW y
cuenta con 74,988 paneles de 290W pico.
38
Anualmente, esta central ofrece 47,196MWh. Su período de generación por día,
data desde 6:00 hasta 17:30 horas aproximadamente. Empezó a operar desde fines de
octubre del 2012.
Figura 19. Planta solar Tacna
Fuente: Osinergmin (2013)
Central solar Rubí, es una central operada por Enel Green Power Perú SAC. Está ubicada
en la región Moquegua a 1410msnm. La planta tiene una capacidad de 144.48MW con 30
módulo fotovoltaicos en serie, con 560,880 paneles solares de 320W.
Esta central solar ofrece 415GWh por año y empezó sus operaciones el 30 de enero del
2018.
Figura 20. Planta solar Rubí
Fuente: Diario Gestión (2018)
La tarifa eléctrica solar actualmente en el mercado peruano es 15.79 soles KWh,
en promedio, según la oferta de Enel Green Power.
39
Del mismo modo, desde el año 2014, nuestro país ha iniciado el desarrollo de
generación de energía solar mediante sistemas fotovoltaicos (SFV).
Figura 21. Mapa nacional de Sistema Fotovoltaicos
Fuente: Fijación de la tarifa rural para sistemas fotovoltaicos 2014-2018
En este sentido, en la costa de nuestro país se encuentran 1258 SFV, mientras en
la sierra existen 11863 SFV, y finalmente en la selva, 3240 SFV.
Mercado de paneles solares en el Perú
La oferta de paneles solares en el país se presenta de la siguiente forma:
En USD Policristalino
Proveedor 145W 240W 270W 320W
Delta Volt SAC 163.5 220.8 248.4 294.4
Proviento SAC 160 280 320 330
Panel Solar Perú 130 190 250 295
Leaf energy 120 - 210 - Tabla 6. Matriz de comparación de precio de paneles solares
Elaboración propia
Estas empresas son las principales comercializadoras de paneles del país, los
cuales importan para el mercado local. Adicionalmente a ello, realizan servicios de
40
instalación para pequeñas industrias como lo realiza la empresa Leaf Energy con
proyectos realizados a Mirabus o la empresa agrícola Andrea en la región Ica.
Figura 22. Agrícola Andrea
Fuente: Leaf Energy – trabajos
Asimismo, se encuentra la empresa Q-Energy Perú que realizó el proyecto de
electrificación rural en la región Cajamarca.
Figura 23. Electrificación rural Cajamarca
Fuente: Q-Energy Peru Noticias
Por otro lado, el precio FOB del silicio a nivel mundial es de 1985USD/MT que en
soles y por kilogramo equivale a 6.45 soles por kilogramo, determinado por Shanghai
Metals Market en su página web (https://price.metal.com/prices/silicon).
41
Instalación de un sistema solar fotovoltaico
Para llevar a cabo un proyecto de energía solar se necesita 4 elementos:
Paneles solares, serán los encargas de captar la mayor cantidad de energía directa del
sol, para convertirla en energía eléctrica. Los paneles solares son fabricados de silicio, y
hasta el momento, tienen una vida útil de 25-30 años, lo cual hace de este sistema, a
largo plazo. Ello no quiere decir, que una vez cumplido este tiempo, los paneles dejen de
funcionar, pero si disminuye su rendimiento. Estos paneles están constituidos por celdas
solares, las cuales tienen parámetros para su funcionamiento.
Cuando se conecta la celda solar a una carga, tanto la tensión (Vm) como la
intensidad (Im) varian, con lo cual se genera la siguiente fórmula que determina la
potencia de celda solar:
𝑃𝑚 = 𝑉𝑚 𝑥 𝐼𝑚
Esta potencia nos permite determinar el factor de forma de una celda solar, que se
obtiene de dividir la potencia entre el producto de la tensión de circuito abierto (Voc) y la
corriente de corto circuito (Isc):
𝐹𝐹 =𝑉𝑚 𝑥 𝐼𝑚
𝑉𝑜𝑐 𝑥 𝐼𝑠𝑐
Los valores normales del factor de forma se encuentran en un rango de 0.7-0.8.
(MhEducaction. 2016)
42
Regulador, tiene la función de evitar que la batería donde se almacenará la energía, se
sobrecargue o lo contrario, que se descargue, ello con el objetivo de alargar la vida útil de
la batería. Para que esto pueda ser posible, la tensión V del panel tiene que ser mayor
que la tensión nominal de la batería. En base a sus características, los reguladores se
pueden clasificar de la siguiente forma:
Clasificación Tipo de regulador
Según tecnología del regulador - Relé electromecánico
- Estado sólido
Según estrategia de desconexión del
consumo
- Por tensión
- Por algoritmos de cálculo del estado de
carga.
- Por otros algoritmos de gestión de la carga
Según posición - Serie
- Paraleo
Tabla 7. Clasificación de los reguladores
Elaboración propia
Fuente: MhEducation (2016)
Batería, este dispositivo tiene 3 funciones vitales que cumplir en una instalación
fotovoltaica (MhEducation.2016):
1.- Almacenar energía
2.- Dar una potencia instantánea elevada
3.- Fijar la tensión
En promedio, la batería sufre 30% de descarga de su capacidad.
Inversor, es el equipo que cumple la función de convertir la corriente continua
almacenada en la batería a corriente alterna, que es la utilizada en una red eléctrica
convencional, la cual hace posible el uso de los equipos eléctricos de casa y la
iluminación de la misma. Durante su funcionamiento tiene un pérdida de 10%.
43
Figura 24. Instalación de sistema solar fotovoltaico
Fuente: MhEducation (2016)
Ángulo de inclinación óptimo
Para tener el mejor rendimiento de nuestra instalación fotovoltaica debemos considerar el
ángulo de inclinación y estimar cuál es el mejor para nuestra ubicación, ya que depende
de ello.
Para ello existen varias formas de hallar el mejor ángulo de inclinación, de la cual
tenemos las siguientes fórmulas (Sanchez.2010):
- 𝛽𝑜𝑝𝑡 = 𝜑 − 10° , donde φ es la latitud en grados
- 𝛽𝑜𝑝𝑡 = 3.7 + 0.69𝜑 , donde φ es la latitud en grados
Duración astronómica del día
Es el tiempo de iluminación solar durante el día, desde la salida hasta la puesta del sol.
Este dato se puede obtener en base a la latitud en grados, y con la data histórica de tu
localización, en nuestro caso, según la data del Atlas de Radiación Solar publicado por
Senahmi (2003). En las siguientes figuras, se presentas las duraciones astronómicas (N)
para diferentes latitudes, donde HS (hora de salida) HP (hora de puesta), para cada mes
del año.
44
Figura 25. Duración astronómica por latitud y mes
Fuente: Atlas de Radiación Solar (2003)
Figura 26. Duración astronómica por latitud y mes
Fuente: Atlas de Radiación Solar (2003)
En este mismo documento, se encuentra la data de la latitud para cada zona de
nuestro país, con la cual puedes relacionar con los cuadros presentados y saber cuál es
el tiempo promedio de sol en tu localidad.
45
Hora solar pico
Se le conoce como la unidad que mide la irradiación solar en un periodo de tiempo, con
una constante determinada de 1,000W/m2
Figura 27. Gráfico de la hora solar pico
Fuente: Proceso de creación de una planta solar fotovoltaica conectada a red (2010)
46
Objetivos de la investigación
Objetivo general
Evaluar la alternativa de energía solar mediante paneles para sustituir el actual sistema
eléctrico y reducir el nivel de insatisfacción de los usuarios de Zarumilla-Tumbes
Objetivos específicos
Identificar los factores que perjudican la sostenibilidad del sistema actual de energía y las
ventajas de la alternativa de energía solar con paneles solares
Identificar los factores que generan insatisfacción a los usuarios de Zarumilla-Tumbes y
cómo la alternativa de energía solar reduciría dicho nivel de insatisfacción
Presentar las ventajas en el funcionamiento de un sistema de energía eléctrica mediante
paneles solares
Determinar el nivel de reducción de contaminación con un nuevo sistema de generación
de energía eléctrica mediante paneles solares en Zarumilla-Tumbes
Hipótesis de la investigación
Hipótesis
La alternativa de energía puede mejorar el sistema eléctrico y reducir el nivel de
insatisfacción de los usuarios de Zarumilla-Tumbes
Hipótesis específicas
La alternativa de energía solar permite superar los factores que actualmente afectan al
sistema actual de energía eléctrica
La implementación de energía solar para el sistema eléctrico permite superar los factores
que generan insatisfacción a los usuarios con el sistema actual de energía eléctrica
El sistema de energía solar con paneles solares garantiza el suministro las 24 horas
El sistema de energía solar con paneles solares reduce el nivel de contaminación
respecto al sistema actual.
47
Justificación de la investigación
Teórica
La infraestructura que genera la energía en la región Tumbes no lograr cubrir la demanda
ni de la provincia de Zarumilla ni mucho menos de la región. Además, la tecnología que
utilizada este sistema, utiliza combustibles fósiles lo cual eleva su tarifa, además que el
rendimiento de dicho sistema no es estable, lo que genera un significativo nivel de
insatisfacción en las familias usuarios de la provincia de Zarumilla
Práctica
Determinar la alternativa ideal que pueda garantizar el suministro de energía eléctrica
durante las 24 horas, además que se pueda llevar a cabo con las condiciones naturales
de la región, propio de su localización geográfica.
Social
La alternativa de desarrollar energía solar como piloto en la provincia de Zarumilla podría
marcar un hito en el desarrollo de la región, puesto que la tecnología que se
implementaría, beneficiaría al sector agrícola y la industria arrocera, dado que el arroz es
uno de los principales cultivos de la zona.
Matriz de consistencia
Título: Diagnóstico del sistema de energía eléctrica y del nivel de satisfacción de usuarios en Zarumilla-Tumbes Autor: Luis Armando Sánchez Gutierrez
Problema Objetivo Hipótesis Operacionalización
Variables Metodología
Problema general
¿De qué manera se puede
mejorar el sistema de energía
eléctrica actual y reducir el
nivel de insatisfacción de los
usuarios de Zarumilla-
Tumbes?
Problemas específicos
- ¿Cuáles son los factores que
perjudican la sostenibilidad del
actual sistema de energía
eléctrica de la provincia de
Zarumilla-Tumbes?
- ¿Cuáles son los factores que
generan insatisfacción de los
usuarios de Zarumilla-
Tumbes?
- ¿De qué manera se puede
garantizar un abastecimiento
constante de energía en la
provincia de Zarumilla-
Tumbes?
- ¿De qué manera se puede
reducir los niveles de
contaminación generados por
el sistema actual de
generación de energía?
Objetivo general
Evaluar la alternativa de energía solar
mediante paneles para sustituir el
actual sistema eléctrico y reducir el
nivel de insatisfacción de los usuarios
de Zarumilla-Tumbes
Objetivos específicos
- Identificar los factores que perjudican
la sostenibilidad del sistema actual de
energía y las ventajas de la alternativa
de energía solar con paneles solares
- Identificar los factores que generan
insatisfacción a los usuarios de
Zarumilla-Tumbes y cómo la
alternativa de energía solar reduciría
dicho nivel de insatisfacción
- Presentar las ventajas en el
funcionamiento de un sistema de
energía eléctrica mediante paneles
solares
- Determinar el nivel de reducción de
contaminación con un nuevo sistema
de generación de energía eléctrica
mediante paneles solares en
Zarumilla-Tumbes
Hipótesis
La alternativa de energía puede
mejorar el sistema eléctrico y
reducir el nivel de insatisfacción
de los usuarios de Zarumilla-
Tumbes
Hipótesis específicas
- La alternativa de energía solar
permite superar los factores que
actualmente afectan al sistema
actual de energía eléctrica
- La implementación de energía
solar para el sistema eléctrico
permite superar los factores que
generan insatisfacción a los
usuarios con el sistema actual de
energía eléctrica
- El sistema de energía solar con
paneles solares garantiza el
suministro las 24 horas
- El sistema de energía solar con
paneles solares reduce el nivel de
contaminación respecto al sistema
actual
Independiente
Y=Nivel de
satisfacción de las
familias usuarias
Dependientes
X=Abastecimiento de
energía eléctrica
Tipo de investigación
El trabajo, por la finalidad,
corresponde una investigación
cuantitativa
Nivel de investigación
Se utilizó investigación descriptiva
Paradigma
Se aplica paradigma positivista no
experimental
Método
El método utilizado para el
presente estudio, fue mediante
encuestas cerradas a pobladores
de la provincia de Zarumilla,
Tumbes.
Población
La población objetivo del estudio
son los habitantes de casa
habitación, mayores de 18 años
residentes de la provincia de
Zarumilla, región Tumbes.
Muestra
La muestra, al ser una población
finita, de la información obtenida
de Diresa, se determina mediante
fórmula estadística, la cual nos da
como resultado un tamaño de
muestra de 68 personas.
Marco metodológico
Metodología
Tipo de investigación
Se aplica una investigación cuantitativa porque se pretende cuantificar los factores que no
permiten el buen funcionamiento del actual sistema, así como los factores que generan
insatisfacción de los usuarios.
Nivel de investigación
Para este proyecto de investigación se aplica un nivel de investigación descriptiva, debido
a que se ha buscado obtener conocimiento a través de la descripción del panorama en
cuanto a la energía y la percepción recogida de un grupo representativo de la población.
Paradigma
Se aplica un paradigma positivista de carácter no experimental, debido a que se
busca obtener un diagnóstico sobre el sistema actual de energía y encontrar las causas
del nivel de insatisfacción de los usuarios, mediante el desarrollo cuestionarios, que de la
mano con la observación realizada de la realidad encontrada, se plantea el objeto de
estudio.
Enfoque
El enfoque de la presente investigación es cuantitativo, porque se explicará la situación
actual de la energía en la región en base a la opinión de la población al respecto y la
descripción del panorama actual, y asimismo, proponer una alternativa para esta situación
Método
El método que se utilizará en la investigación es mediante encuestas cerradas de forma
aleatoria a pobladores residentes de casa habitación de la provincia de Zarumilla, en los
principales lugares de la zona.
Variables
Independiente
Y=Nivel de satisfacción de las familias usuarias
Dependientes
X=Abastecimiento de energía eléctrica
50
Población y Muestra
Población
La población objetivo del estudio son los habitantes de casa habitación, mayores
de 18 años residentes de la provincia de Zarumilla, región Tumbes.
Muestra
La región de estudio es Tumbes, siendo la provincia elegida, Zarumilla, la cual
tiene una población de 55,202 personas al 2018, según Diresa Tumbes (2018).
Siendo una población finita, el proceso para determinar el tamaño de muestra objetivo en
la cual se realizará la investigación será mediante la fórmula estadística:
𝑛 =𝑁 ∗ 𝑍𝛼
2 ∗ 𝑝 ∗ 𝑞
𝑒2 ∗ (𝑁 − 1) + 𝑍𝛼2 ∗ 𝑝 ∗ 𝑞
El nivel de confianza para la investigación será de 90%, por ende el margen de error será
10%. Asimismo, al no tener un estudio previo, se considerará p=0.5, en consecuencia
q=0.5.
Entonces, siendo N=55,202
𝑛 =55,202 ∗ 1.6452 ∗ 0.5 ∗ 0.5
(0.12 ∗ (55202 − 1)) + (1.6452 ∗ 0.5 ∗ 0.5)
𝑛 = 67.621 ≅ 68 𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎𝑠
Entonces el tamaño de muestra para esta investigación será de 68 personas.
Unidad de análisis
Para la investigación se ha considerado que la unidad de análisis son las personas
mayores de 18 años de ambos sexos, residentes de casa habitación en la provincia de
Zarumilla, región Tumbes.
Instrumentos y técnicas
Instrumento de investigación
Se aplicó encuestas de elaboración propia, con preguntas cerradas de 2 a 4 alternativas,
validada por un especialista. Asimismo, se encuentra adjunto en el anexo de
consentimiento informado para participantes.
51
ENCUESTA
La siguiente encuesta forma parte de una investigación para conocer la situación actual
de la energía eléctrica en su región, con el objetivo de proponer una nueva alternativa
energética más económica y amigable con el medio ambiente, por lo cual su participación
es muy importante para dicha investigación.
1.- ¿Cuál es su nivel de satisfacción respecto al servicio de energía eléctrica que recibe
actualmente?
Insatisfecho Satisfecho
2.- Si su respuesta fue insatisfecho. ¿Por qué?
Caro Variación frecuente de amperaje Apagones Mal servicio
3.- ¿Sabía usted que la energía que recibe en la actualidad proviene de un generador?
Sí No
4.- ¿Cuánto sabe usted de la energía solar? (Si su respuesta fue “Nada” pasar a la
pregunta 6)
Mucho Poco Nada
5.- ¿Conoce usted lo que es un panel solar?
Sí No
6.- ¿Sabía usted que esta energía alternativa proveniente de paneles solares es más
amigable con el medio ambiente?
Sí No
7.- ¿Conoces usted el nivel de irradiación de la región Tumbes?
Sí No
8.- Sabiendo que el nivel de irradiación en la región Tumbes es uno de los más elevados,
¿Considera posible el desarrollo de este tipo de energía en la región Tumbes?
Sí No
9.- Sabiendo que esta nueva alternativa de energía es económica y sostenible, ¿estaría
de acuerdo con la implementación en su zona?
Sí No
10.- ¿Usaría esta opción de energía con paneles solares?
Sí No
11.- ¿Cuál de los beneficios le resulta más atractivo?
Energía más económica Energía sostenible Energía estable
52
Técnicas
La recolección de información será mediante el instrumento presentado, utilizando las
técnicas de observación objetiva y recolección de datos.
Procedimiento y método de análisis
Procedimiento
El procedimiento será mediante recolección de datos en campo. Para ello se preparó
encuestas y se realizaron entrevistas directas con las personas objetivo. En este sentido,
se consultó previamente a la persona encuestada su interés de formar parte del estudio y
se le garantizó la privacidad de la información brindada, para lo cual se le presento el
objetivo de la investigación y lo que se plantea proponer para su región, lo cual es una
oportunidad de desarrollo para la misma.
Método de análisis
La información obtenida ha sido tabulada en el software estadístico SPSS 25.
53
Resultados
Pregunta 1:
¿Cuál es su nivel de satisfacción respecto al servicio de energía eléctrica que
recibe actualmente?
Resultado: Del total de encuestados, 54.41% se encuentra insatisfecho con el servicio de
energía eléctrica que reciben en la actualidad, mientras que 45.59% señala que se
encuentra satisfecho con el servicio. El resultado en esta pregunta demuestra que más de
la mitad de la población encuestada, no se siente a gusto con el servicio de energía
eléctrico que recibe en su hogar.
Figura 28. Nivel de satisfacción respecto al servicio de energía eléctrica actual
Fuente: SPSS
Elaboración propia
54
Pregunta 2:
Si su respuesta fue insatisfecho. ¿Por qué?
Resultado: Del 54.41% de personas que manifestó que se encontraba insatisfecho con el
servicio de energía eléctrica que reciben actualmente, 48.65% señaló que la razón
principal de su insatisfacción es el costo del servicio, el cual para su percepción es
elevado. Después 18.92% manifiesta que la razón de su insatisfacción se debe a los
apagones y el mal servicio que reciben por parte de la entidad distribuidora de la energía.
Finalmente, 13.51% señala que la razón por la que no están satisfechos con el servicio es
por la variación del amperaje en el servicio, lo cual les ocasiones problemas con sus
equipos electrónicos.
Figura 29. Motivos de insatisfacción respecto al servicio de energía eléctrica actual
Fuente: SPSS
Elaboración propia
55
Pregunta 3:
¿Sabía usted que la energía que recibe en la actualidad proviene de un generador?
Resultado: De las 68 personas encuestadas, 70.59% tiene conocimiento que la energía
que reciben actualmente proviene de un generador, mientras que el 29.41% restante
señaló no tener conocimiento de ello.
Figura 30. Distribución porcentual del conocimiento sobre el servicio de energía eléctrico actual
Fuente: SPSS
Elaboración propia
56
Pregunta 4:
¿Cuánto sabe usted de la energía solar? (Si su respuesta fue “Nada” pasar a la
pregunta 6)
Resultado: Del total de personas que participaron de las encuestas, 73.53% manifestó
que tiene “algo” de conocimiento respecto a la energía solar, conociendo de dónde
proviene esta energía al menos. 11.76% de los encuestados, señaló conocer mucho,
desde dónde proviene esta energía hasta como se genera y mediante qué equipo se
distribuye. Finalmente, 14.71% mencionó que no tiene el menor conocimiento acerca de
este tipo de energía.
Figura 31. Distribución porcentual respecto al conocimiento sobre la energía solar
Fuente: SPSS
Elaboración propia
57
Pregunta 5:
¿Conoce usted lo que es un panel solar?
Resultado: En cuanto al conocimiento sobre lo que es un panel solar, del total de
encuestados, 76.47% manifestó conocer sobre este dispositivo, mientras 23.53%
desconoce sobre lo que es un panel solar y su funcionamiento.
Figura 32. Distribución porcentual respecto al conocimiento sobre el panel solar
Fuente: SPSS
Elaboración propia
58
Pregunta 6:
¿Sabía usted que esta energía alternativa es más amigable con el medio ambiente?
Resultado: Del total de personas encuestadas, 79.41% señaló que sabe que la energía
solar sería más amigable con el medio ambiente, mientras 20.59% manifestó no saber si
este argumento era correcto.
Figura 33. Distribución porcentual respecto al conocimiento sobre la sostenibilidad de la energía solar
Fuente: SPSS
Elaboración propia
59
Pregunta 7:
¿Conoces usted el nivel de irradiación de la región Tumbes?
Resultado: De las 68 personas encuestadas, 88.24% señaló que no tenía conocimiento
respecto al nivel de irradiación en la región Tumbes. Mientras apenas 11.76% señalo que
sí tenía conocimiento sobre el tema.
Figura 34. Conocimiento sobre el nivel de irradiación en la región Tumbes
Fuente: SPSS
Elaboración propia
60
Pregunta 8:
Sabiendo que el nivel de irradiación en la región Tumbes es uno de los más
elevados, ¿Considera posible el desarrollo de este tipo de energía en la región
Tumbes?
Resultado: Del total de personas encuestadas, 91.18% manifestó estar de acuerdo con la
propuesta de paneles solares. Mientras que solo 8.82% expresó su oposición ante la
propuesta.
Figura 35. Postura ante la propuesta de implementar un sistema de energía solar con paneles solares.
Fuente: SPSS
Elaboración propia
61
Pregunta 9:
Sabiendo que esta nueva alternativa de energía es económica y sostenible, ¿estaría
de acuerdo con la implementación en su zona?
Resultado: Del total de personas encuestadas, 92.65% señaló estar a favor de la
aplicación de la energía solar mediante paneles solares, en su región. Solo 7.35% de las
personas encuestadas se manifestó en contra de la aplicación de la propuesta en la
región.
Figura 36. Distribución porcentual respecto a la opinión ante la propuesta de energía solar en la región
Fuente: SPSS
Elaboración propia
62
Pregunta 10:
¿Usaría esta opción de energía con paneles solares?
Resultado: Ante esta pregunta, 94.12% se manifestó a favor del uso de paneles solares,
mientras 5.88% señaló no estar de acuerdo con la alternativa de energía con paneles
solares.
Figura 37. Distribución porcentual respecto a la opinión ante la propuesta de utilización de paneles solares
Fuente: SPSS
Elaboración propia
63
Pregunta 11
¿Cuál de los beneficios le resulta más atractivo?
Resultado: De las 68 personas encuestadas, 47.08% manifestó que el beneficio más
atractivo de la propuesta es el factor económico, significado un menor costo por el
servicio. Por otro lado, 23.53% sostenía que el hecho de que la propuesta era de energía
sostenible la hacía el principal beneficio. Finalmente, 29.41% argumentó que el mayor
beneficio era que la energía recibida sea estable.
Figura 38. Distribución porcentual respecto a la opinión sobre el principal beneficio de la propuesta
Fuente: SPSS
Elaboración propia
64
Análisis de la alternativa de energía para la provincia de Zarumilla
La distribución de energía eléctrica en nuestro país presenta varios sistemas que, según
Osinergmin, se clasifican en los siguientes grupos:
Tipo de sistema Central Capacidad (MW) Lugar
Hidroeléctrica
Cheves 168.2 Lima
Santa Teresa 91 Cuzco
Quitaracsa 112 Ancash
Cerro del Águila 513 Huancavelica
Chaglla 456 Huanuco
Huanza 90.6 Lima
MachuPicchu II 102 Cuzco
Carpapata III 12.8 Junin
Marañon 18.4 Huanuco
Huasahuasi 10 Junin
Huasahuasi II 10 Junin
Nuevo Imperial 3.97 Lima
Yanapampa 4.13 Ancash
Las Pizarras 18 Cajamarca
Runatullo III 20 Junin
Runatullo II 19.1 Junin
Canchayllo 5.26 Junin
Rucuy 20 Lima
Potrero 19.9 Cajamarca
Yarucaya 17.5 Lima
Renovandes H1 20 Junin
Total 1,731.86 Tabla 8. Centrales Hidroeléctricas en el Perú
Fuente: Osinergmin (2018)
65
Tipo de sistema Central Capacidad (MW) Lugar
Termoeléctricas
Kallpa IV 873.9 Lima
Chilca 862.2 Lima
Santo Domingo de los Olleros 197.6 Lima
Lagunas Norte 12.775 La Libertad
Planta Ili 564 Moquegua
Malacas 200 Piura
Tablazo 30 Piura
Huachipa 13.6 Lima
Chilca (Fenix) 534.3 Lima
Eten 240.5 Lambayeque
Recka 181.3 Lambayeque
Puerto Callao 1 Callao
Puerto Bravo 788.8 Arequipa
Planta Pucallpa 45.63 Ucayali
Puerto Maldonado 20.08 Madre de Dios
Ilo 4 710.01 Moquegua
Chilca 2 112.8 Lima
Malacas 52.8 Piura
Iquitos 77.7 Loreto
Santo Domingo de los Olleros 2 99.96 Lima
Tumbes 25 Tumbes
Total 5,643.96 Tabla 9. Centrales Termoeléctricas en el Perú
Fuente: Osinergmin (2018)
Tipo de sistema Central Capacidad (MW) Lugar
Termoeléctricas Biomasa
Huaycoloro 4 Lima
Maple Etanol 37.52 Piura
La gringa V 3.2 Lima
San Jacinto 21.71 Ancash
Total 66.43 Tabla 10. Centrales Termoeléctricas Biomasa en el Perú
Fuente: Osinergmin (2018)
66
Tipo de sistema Central Capacidad (MW) Lugar
Solar
Majes Solar 20T 20 Arequipa
Reparticion 20T 20 Arequipa
Tacna Solar 20 Tacna
Panamericana 20 Moquegua
Moquegua FV 16 Moquegua
Rubi 144.48 Moquegua
Intipampa 40 Moquegua
Total 280.48 Tabla 11. Centrales Solares en el Perú
Fuente: Osinergmin (2018)
Tipo de sistema Central Capacidad (MW) Lugar
Eólica
Marcona 126 Ica
Cupisnique 80 La Libertad
Talara 30 Piura
Tres Hermanas 97.15 Ica
Total 333.15 Tabla 12. Centrales Eólicas en el Perú
Fuente: Osinergmin (2018)
De acuerdo a lo presentado en las figuras 7 y 8, se determina que en nuestro país
se genera 613.63MW de energías renovables (solar y eólica), de las cuales 280.48MW
provienen de energía solar. En cuanto a la localización de dichas centrales de energía, se
concluye que las energías renovables se han desarrollado en la zona costa de nuestro
país, destacando un mayor progreso en la costa sur.
Sin embargo, en el resto del país la situación es diferente, debido a que la mayor
parte de la energía que se genera es termoeléctrica, es decir, mediante la quema de
combustibles fósiles, donde se encuentra 5,6GW de la generación. Sin embargo, existe
66.43MW que se genera con biocombustibles, pero ello no cambia el hecho de la emisión
de gases de efecto invernadero, aunque en menor grado.
67
Figura 39. Hidroeléctrica del Mantaro
Fuente: Andina (2014)
Por otro lado, la principal problemática con las hidroeléctricas es la modificación
del ecosistema donde se desarrolla la central de energía, debido a que la construcción de
la represa que se tiene que habilitar para este tipo de energía, bloquea el cauce normal
del río, afectando por ejemplo, a los peces al interrumpir el paso por la corriente del río
donde se desarrolla el proyecto.
Sin embargo, de acuerdo a la figura 9, respecto al año 2008, se ha desarrollado de
forma progresiva la generación de energía solar en nuestro país que para el año 2015,
alcanzó un 0.5% del total de energía producida en nuestro país (Osingermin 2016).
Figura 40. Producción de energía en el Perú
Fuente: Osinergmin (2016)
68
Figura 41. Reducción acumulada de las emisiones de CO2 de las tecnologías RER durante 2008-2015
Fuente: Osinergmin (2016)
Figura 42. Estimación de las emisiones reducidas de CO2 por tipo de tecnología RER durante 2008-2015
Fuente: Osinergmin (2016)
En las figuras 11 y 12 se resume los beneficios que ya presenta las tecnologías de
energías renovables en nuestro país. El total de emisiones de CO2 que se evitaron fue
de 4.6 miles toneladas durante el período de 2008-2015, del cual 10% fue por la
generación de energía solar (Osingermin.2016).
69
Condiciones naturales de la región
La provincia de Zarumilla se encuentra a 3°30’ de latitud Sur y longitud 80°17’ oeste a 1
metro sobre el nivel del mar.
Mes HS HP N
Enero 06:00 18:19 12.3
Febrero 06:07 18:21 12.2
Marzo 06:05 18:13 12.1
Abril 05:59 18:01 12
Mayo 05:58 17:54 11.9
Junio 06:04 17:57 11.9
Julio 06:09 18:03 11.9
Agosto 06:05 18:04 12
Septiembre 05:53 17:58 12.1
Octubre 05:40 17:52 12.2
Noviembre 05:36 17:54 12.3
Diciembre 05:45 18:06 12.4 Tabla 13. Horas de radiación solar en latitud 4°
Fuente: Atlas de energía solar del Perú (2003)
De acuerdo a la tabla 9, donde HS representa la hora de salida del sol y HP, la
hora de puesta del sol, y N es la duración en que el sol ilumina esta zona, podemos
determinar que esta región tiene en promedio 12.10 horas de radiación por día.
70
Figura 43. Niveles de irradiación durante el año en la región Tumbes
Fuente: Senahmi (2003)
En base a lo mostrado en la figura 13, podemos observar que los niveles de irradiación en
la región oscilan entre 5 a 7kWh durante las 4 estaciones del año, siendo la mayor
temperatura de 40° en la temporada de verano y 18° en la temporada de invierno
Condiciones legales
En la región Tumbes no se encuentra ninguna restricción para la generación de energía
alternativa a la proveniente de una hidroeléctrica o de una central térmica que se
encuentra en la región. Por el contrario, existe la “Sociedad Peruana de Energías
Renovables” que impulsa la subasta de energías renovables como la solar, eólica y otras,
cada 2 años por una determinada potencia. “Este año se proyecta subastar entre 500MW
y 1GW”, según Juan Coronado, presidente de dicha institución (Gestión.2018). Dichas
aperturas a la generación de energías renovables se encuentra establecido en la
legislación peruana en la ley N° 25844, artículo 110, donde se habla de las RER
71
(Recursos Energéticos Renovables) y la forma en que forman parte de las concesiones
soportados por el D.S N° 012-2011-EM, que determina el reglamento de generación de
energías renovables. Asimismo, en la ley 25844 se expresa que la potencia para los
generadores RER será establecida por el COES (Comité de Operaciones del Sistema
Interconectado Nacional) por un procedimiento que se presenta a Osinergmin.
Demanda de energía eléctrica en Zarumilla
Energía factura (En kWh)
Mes 2013 2014 2015 2016 2017 2018
Enero 2,389,200.00
3,012,500.00
2,783,200.00
2,568,949.00
1,931,801.00
1,746,000.00
Febrero 2,499,800.00
2,634,600.00
2,218,500.00
2,440,776.00
1,476,457.00
1,595,700.00
Marzo 2,642,900.00
3,150,500.00
2,478,900.00
2,592,997.00
1,934,727.00
1,774,600.00
Abril 2,705,900.00
3,341,700.00
2,953,700.00
2,633,030.00
1,811,360.00
Mayo 2,335,800.00
3,482,000.00
3,041,900.00
2,554,778.00
1,780,846.00
Junio 2,300,600.00
3,213,000.00
2,688,100.00
2,579,660.00
1,602,252.00
Julio 2,396,400.00
3,117,700.00
2,685,800.00
2,556,316.00
1,526,400.00
Agosto 2,193,900.00
3,026,400.00
2,338,100.00
2,704,705.00
1,485,400.00
Septiembre
2,660,200.00
2,868,500.00
2,256,400.00
2,586,863.00
1,462,200.00
Octubre 2,794,400.00
3,111,000.00
2,487,100.00
2,774,068.00
1,484,900.00
Noviembre
2,846,400.00
3,144,300.00
2,410,000.00
2,730,296.00
1,455,300.00
Diciembre 3,085,600.00
3,006,600.00
2,504,500.00
1,904,304.00
1,732,200.00
Total 30,851,100.00
37,108,800.00
30,846,200.00
30,626,742.00
19,683,843.00
5,116,300.00
Promedio 2,570,925.00
3,092,400.00
2,570,516.67
2,552,228.50
1,640,320.25
1,705,433.33
Tabla 14. Histórico de la demanda de energía eléctrica en Zarumilla
Elaboración propia
72
La demanda mensual promedio de la provincia de Zarumilla es 2.36GW, aunque se
aprecia un descenso de la demanda en los últimos 2 años, es importante asegurar que el
proyecto tenga la capacidad con visión al futuro. Entonces consideramos el promedio el
promedio de 2.36GW.
Con la demanda obtenida, y teniendo en cuenta que el panel monocristalino, que
tiene mejor rendimiento de 76%, debemos asegurar la capacidad considerando el 24%
que se perdería por el propio funcionamiento de los paneles solares y como todo proceso,
entonces obtenemos que el proyecto tendrá una capacidad de 2.9GW por mes.
La cantidad de usuarios registrados a inicios de 2018 es de 12,100 usuarios.
Entonces la energía a generar diario para cubrir la demanda en kWh es 96,666, por lo que
podemos determinar que el consumo diario por usuario o familia es de 7.9kWh.
Diseño del proyecto de paneles solares
Ahora que tenemos la cantidad de energía a producir, procedemos a calcular el número
de paneles necesarios para cubrir dicha demanda.
Debemos considerar que la capacidad de los paneles es por hora, entonces
debemos considerar la demanda por hora, la cual es 4028kWh. La capacidad de los
paneles a utilizar será de 300W, por lo que la cantidad a necesitar para cubrir lo
proyectado sería 13,440 paneles solares.
Capacidad del inversor 500 KW
Capacidad de la batería 48V-138Amp
Matriz de módulo 8x1
Cantidad de módulos por matriz 1680 (24x70)
Número de inversores necesarios 8
Número de paneles necesarios 13,440
Tabla 15. Detalle de dispositivos para la instalación fotovoltaica
Elaboración propia
73
Como todo sistema de paneles solares, consta también de un sistema de
inversores, que tiene la función de convertir la corriente continua en alterna, y que debe
manejar un 20% de seguridad, por lo que el inversor para el proyecto cada inversor debe
tener una capacidad de 500kW para cubrir cada matriz de módulos que formarán parte
del parque solar.
Para el dimensionamiento debemos considerar dos factores, la pérdida por
rendimiento de la batería que es 50% y 10% que se pierde por la transformación de
corriente continua a alterna. En ese sentido, las características de la batería serán de 48V
y 138A.
Reducción de la contaminación en la región
Actualmente, la energía eléctrica en la región se genera mediante una central termo
eléctrica con diésel-vapor que emite al ambiente 360g de CO2 por cada kWh que genera.
Entonces, siendo la demanda mensual promedio 2.9GW, en total, con este sistema se
emitiría 1,044 toneladas de CO2 al mes.
Por otro lado, con el sistema de paneles solares, la emisión de CO2 por cada kWh
es solo 30g aproximadamente, emitiendo 87 toneladas de CO2 en total con la demanda
que existe en la provincia.
Ahorro por los grupos electrógenos
En la situación actual, en la zona comercial de Aguas Verdes por ejemplo, algunos
negocios locales requieren de grupos electrógenos para el funcionamiento de dichos
locales comerciales. Con un horario de funcionamiento promedio de 10 horas y
considerando que el consumo medio de los grupos electrógenos de 1.5 litros de gasolina
por hora. El gasto diario que genera este equipo es de 45.6 soles aproximadamente.
Siendo al mes un gasto total de 1,368 soles. El gasto anual sería de 16,416 soles.
74
Energía térmica vs energía solar
Finalmente, se presenta un cuadro comparativo en la tabla 16, para reconocer las
diferentes características de cada sistema de generación de energía, térmica que es la
que actualmente suministra a la región Tumbes, y la energía solar que es la que se
propone.
Energía térmica Energía solar
Uso de combustibles fósiles Aprovechamiento de la radiación solar
Inestabilidad de la energía generada Disponibilidad de energía constante durante el día y almacenamiento de la misma durante la noche
Energía contaminante Energía limpia y sostenible
Energía costosa (promedio 44 soles/kWh) Energía económica ( promedio 15.79 soles/kWh) Tabla 16. Comparación entre la energía térmica y solar
Elaboración propia
75
Discusión
El desarrollo de la investigación en la población de Zarumilla, que cuenta con
aproximadamente 12,100 usuarios registrados de energía eléctrica, permitió validar que el
54.41% de las personas encuestadas se encontraba insatisfecho por el servicio de
energía eléctrico que reciben en la actualidad. Los factores por el cual las personas
encuestadas manifestaron su insatisfacción deben principalmente al costo del servicio,
que consideran elevado, seguido por el mal servicio y los constantes apagones.
Finalmente, la inestabilidad de la tensión es otro de los factores que genera insatisfacción
a los usuarios. Ello se debe a que el sistema que da suministro de energía eléctrica la
zona es una central termoeléctrica, que 70% de la población desconoce.
Este sistema genera emisiones de gases de efecto invernadero, por ello autores como
Miguel Acosta (2010) o Cristopher Hernández (2010), en México, desarrollaron proyectos
para el impulso de energías renovables como la energía solar, que resulta más
económica dada que la energía se obtiene del sol y solo se necesita los paneles solares
para dicho propósito.
Es por ello, que en países como España se han desarrollado proyectos de pequeñas
plantas solares para comunidades, como lo presentó Raul Alepuz con una instalación de
5.8MW. Sin embargo, esta energía no es ajena a nuestra realidad. En nuestro país
también contamos con importantes proyectos de energía renovables. Tenemos el más
reciente, planta solar Rubí, localizada en Moquegua. Nuestro país, tiene las condiciones
para el desarrollo de esta energía. La zona norte de nuestro país cuenta con 6kW/m2 de
irradiación promedio para la generación de energía solar, y la zona sur de nuestro país
cuenta con los vientos para el desarrollo de energía eólica. En tumbes, por ejemplo, la
duración astronómica promedio o el tiempo promedio en que el sol se encuentra visible,
es de 12 horas, lo cual garantiza la recepción de energía para el abastecimiento durante
la noche.
76
Este desarrollo de la energía solar se refleja en el estudio de Victor Cruz y Teresa Nuñez,
quienes estudiaron las condiciones naturales de las diferentes zonas de nuestro país,
costa, sierra y selva, para la generación de energía solar. Asimismo, autores como
Wuilber o Delfor, presentaron proyectos electrificación con paneles solares en zonas
rurales altoandinas y alejadas de la zona urbana, que sostiene el hecho de que esta
tecnología en nuestro país va ampliando su aplicación a lo largo de nuestro territorio.
En este sentido, la población manifiesta su conocimiento acerca de este tipo de
generación de energía solar, 73% manifestó tener una idea básica de la energía solar, así
como un 76% reconocía lo que era un panel solar. 79% de las personas encuestadas
señaló que tiene conocimiento de que el sistema de energía solar es amigable con el
medio ambiente dado que genera energía a partir de la irradiación de la zona. Además,
88% señaló que no conoce el nivel de irradiación de la zona que tiene un promedio de
6kWh/m2.
Cuando se describió la propuesta a los encuestados, más de 90% manifestó estar a favor
de la propuesta, y la principal razón era el factor económico ya que la generación de esta
energía ve reducido al costo al ser el sol la fuente de generación. Este aspecto, que
asegura estabilidad en el servicio, fue otro factor por el que la población encuestada
manifestó estar de acuerdo con la propuesta. Finalmente, el factor de sostenibilidad del
proyecto, dado que los niveles de contaminación se verían significativamente reducidos al
no usar combustibles fósiles.
La población manifiesta en la encuesta realizada que desea un cambio en el sistema de
energía eléctrica, dado que uno de los servicios principales con los cuales una sociedad
realiza sus actividades y proyectos de desarrollo.
Asimismo, la reducción de la emisión de CO2, brinda a la provincia de Zarumilla la
posibilidad de una generación de energía sostenible, de energía limpia, dado que se van a
reducir la emisión de alrededor de 957 toneladas de CO2.
77
El desarrollo de este proyecto también asegura el suministro total de lo requerido por la
población, que se obtuvo de los reportes de energía factura por ENOSA, con la cual
basada en sus reportes informativos, se puede conocer la cantidad de usuarios
registrados y cuánta energía es facturada mes a mes por la empresa encarga de la
generación y abastecimiento de la energía eléctrica en la región.
78
Conclusiones
En base a lo presentado en el desarrollo de la tesis, llegamos a las siguientes
conclusiones:
1.- El sistema actual de energía eléctrica no logra cubrir la demanda de la provincia de
Zarumilla debido a la falta de infraestructura que cubra la demanda insatisfecha, lo cual
genera diversos problemas en el suministro de energía, que finalmente afecta a los
usuarios en sus actividades diarias, y lo cual genera insatisfacción. Se concluye entonces,
que se necesita un sistema de energía solar que permita aprovechar las condiciones
naturales de la región como los niveles de irradiación, promedio 6kWh/m2 y las 12 horas
promedio de duración astronómica y que garantice un servicio de calidad a los usuarios.
2.- Entre los factores que afectan a la operación de la central termoeléctrica que genera y
distribuye a la provincia de Zarumilla y la región Tumbes en general, se encuentra el
insumo que abastece el sistema, puesto que dicho insumo es el combustible diésel, el
cual afecta la tarifa que la empresa ofrece, debido a las constantes fluctuaciones en el
precio de los combustibles, además de ser un insumo que genera alta emisión de CO2.
Otro factor, es la falta de infraestructura de la central que permita aumentar su capacidad
y cubrir la demanda insatisfecha, aunque ello no resulta ser la alternativa de solución,
dado que la tarifa seguiría siendo elevada. Este factor influye en los constantes cortes de
energía que presenta la provincia. Dichos factores no permiten que el sistema sea
sostenible tanto en el aspecto económico como en el ambiental.
3.- El principal factor que genera insatisfacción a la población es la tarifa del servicio, el
cual no sienten justificado por los constantes problemas que tienen con la energía
eléctrica. Por ejemplo, los constantes cortes de energía, que el año 2017 alcanzó a 48
eventos. Asimismo, la estabilidad del suministro que genera malestar a la población que
opta por el uso de grupos electrógenos para sus actividades comerciales o sociales que
genera un gasto adicional por la necesidad de energía eléctrica. Dichos factores que
generan insatisfacción a los usuarios se vería reducida con un sistema eléctrico con
paneles solares dado que el suministro con este sistema sería constante, así como el
precio, y se evitarían los cortes de energía.
4.- El sistema que puede garantizar el servicio de calidad que exige la población de
Zarumilla es la energía solar fotovoltaica, puesto que se adecua a las condiciones
79
naturales que tiene la región en general, con un buen nivel de irradiación y una duración
astronómica significativa que garantiza el suministro de energía durante el día, y la batería
que forma parte de este sistema, asegura el suministro de energía durante la noche, lo
que implica un servicio de energía las 24 horas del día. Además, este tipo de energía ya
se viene desarrollando en nuestro, de tal forma que en la actualidad contamos con una
capacidad de 280.48MW y resulta ser más económica en comparación con el sistema
actual, por más de 40 soles por kWh.
5.- La emisión de CO2 por la generación de energía eléctrica se reduce en un 90% con los
sistemas de paneles solares, con lo cual se reduce de manera significativa los niveles de
contaminación en la provincia.
80
Recomendaciones
De acuerdo a las conclusiones presentadas respecto a la alternativa de paneles solares
fabricados a base de paneles solares, se sugiere las siguientes recomendaciones:
1.- Se recomienda la sustitución del sistema de generación de energía eléctrica actual a
un sistema de energía solar que logre satisfacer la demanda de la provincia de Zarumilla y
que cumpla las expectativas de los usuarios de la provincia.
2.- Se recomienda evaluar la extensión de la propuesta a nivel regional para sustituir por
completo, el sistema actual de generación de energía eléctrica y cumplir con el objetivo de
la operación de satisfacer la necesidad de este servicio público con un sistema de energía
renovable como la energía solar
3.- Un sistema de energía solar fotovoltaica se puede expandir a regiones que tengan
usuarios insatisfechos por distintos factores como los que manifestó la población de la
provincia de Zarumilla, como la tarifa del servicio o la estabilidad.
4.- La alternativa puede llevarse a evaluación como parte del desarrollo de energías
renovables en nuestro país y sustituir los sistemas que requieran de combustibles fósiles
para su operación como las centras termoeléctricas.
5.- Se debe fomentar el uso de energía renovables como las que se presenta en esta
alternativa, ya que tienen un menor impacto ambiental debido a la menor emisión de
gases de efecto invernadero como el CO2, siendo la reducción en 90%.
81
Referencias bibliográficas
Acosta, Miguel (2010). Plan de negocios para distribución de paneles solares con la
utilización de energías renovables. Tesis para obtener el grado de Máster en
Administración del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Occidente
Alepuz, Rubén (2016). Proyecto de instalación fotovoltaica de 5.8MW para la generación
de energía eléctrica situada en Almansa. Tesis para obtener el grado de Ingeniería
en Tecnología Industrial de la Universidad Politécnica de Valencia
Aperca (2005). Propuesta para el desarrollo de la energía solar fotovoltaica. Recuperado
de: http://www.aperca.org/temppdf/pro_ind_fotv_05.pdf
Bbc (2010). El lado oscuro de los paneles solares. Artículo publicado en la plataforma
digital de la BBC. Recuperado de:
https://www.bbc.com/mundo/ciencia_tecnologia/2010/06/100617_paneles_solares
_insectos_lp
Correo (2018). Corte intempestivo de energía eléctrica en la ciudad de Tumbes. Publicado
el 15 de setiembre del 2018. Recuperado de:
https://diariocorreo.pe/edicion/tumbes/tumbes-esta-desabastecida-de-energia-
electrica-841956/
Crónica Onu (2007). La promesa de la energía solar: Estrategia energética para reducir
las emisiones de carbono en el siglo XXI. Vol. XLIV. No. 2
82
De la Cruz, Wuilber (2014). Optimización del sistema solar fotovoltaico para la generación
de energía eléctrica en viviendas aisladas altoandinas. Tesis para obtener el grado
de Máster en Tecnología Energética de la Universidad Nacional del centro del
Perú.
Diresa Tumbes (2018). Población Tumbes 2018. Recuperado de:
http://www.diresatumbes.gob.pe/index.php/estadisticas-de-salud/poblacion
Enosa Grupo Distriluz (2015). Situación actual del servicio eléctrico en la región Tumbes,
proyectos de inversión y gestión de Electronoreste S.A. Recuperado de la base de
datos de Osinerg:
http://www.osinerg.gob.pe/newweb/uploads/Publico/OficinaComunicaciones/Event
osRealizados/ForoTumbes/5/6.%20Situacion-actual-servicio-electrico-Region-
Tumbes.ppt
Global Petrol Prices (2018). Precios de la gasolina en Perú. Recuperado de:
https://es.globalpetrolprices.com/Peru/gasoline_prices/
Hernandez, Cristopher (2016). Diseño de un plan de negocios para la creación de una
empresa de paneles solares. Tesis para obtener el grado de Máster en
Administración del Instituto Politécnico nacional
Inei (2018). Censos Nacionales 2017 – Primeros Resultados. Publicado 25 de junio del
2018
83
Inei (2018). Avance económico departamental – INEI. Marzo 2018. Recuperado de:
https://www.inei.gob.pe/media/MenuRecursivo/publicaciones_digitales/Est/Lib1531
/tumbes.htm
MhEducation (2016). Componentes de una instalación solar fotovoltaica – Unidad 1.
Recuperado de: https://www.mheducation.es/bcv/guide/capitulo/8448171691.pdf
Nuñez Teresa & Cruz Victor (2013). Diseño de sistemas de energía solar fotovoltaica -
aplicación en el Perú. Publicado en la revista Paidia XXI. Vol. 3, N° 4, Pags. 160-
170.
Osinergmin (2014). Fijación de la tarifa rural para sistemas fotovoltaicos 2014-2018.
Expediente N° 0248-2014 –GART
Osinergmin (2016). La industria de la electricidad del Perú, 25 años de aporte al
crecimiento económico del país.
Osinergmin (2017). Reporte Semestral de monitoreo del mercado de hidrocarburos primer
semestre 2017. Año 6, N° 10. Publicado Julio 2017
Osinergmin (2018). Tarifario máximo del servicio público de electricidad en la región
Tumbes. Empresa electronoroeste al 4 de abril de 2018. Recuperado de:
http://www2.osinerg.gob.pe/Tarifas/Electricidad/PliegosTarifariosUsuarioFinal.aspx
?Id=240000
84
Q-energy Peru (2013). Consorcio CYMI SA-Enerquimica SAC pone en marcha suministro
e instalación del proyecto “Electrificación rural domiciliaria fotovoltaica en el
departamento de cajamarca – grupo 1. Recuperado de:
http://www.qenergyperu.com/index.php?modulo=home&vista=noticias#prettyPhoto
La República (2017). Así se comporta el mercado de combustibles en el Perú.
Recuperado de: https://larepublica.pe/economia/1105746-asi-se-comporta-el-
mercado-de- combustibles-en-el-peru
Roca, José (2018). Científicos japoneses desarrollan un fotoelectrodo que captura el
85% de la luz. Publicado en la plataforma web “El periódico digital”. Recuperado de:
https://elperiodicodelaenergia.com/cientificos-japoneses-desarrollan-un-
fotoelectrodo-que-captura-el-85-de-la-luz/
Rpp (2013). Norte peruano contará con energía renovable antes de fin de año.
Recuperado de: http://rpp.pe/economia/economia/norte-peruano-contara-con-energia-
renovable-antes-de-fin-de-ano-noticia-603442
Rpp (2014). Inauguran el parque eólico más grande de Perú. Recuperado de:
http://rpp.pe/peru/actualidad/inauguran-el-parque-eolico-mas-grande-de-peru-
noticia-728566/4
Senahmi (2003). Atlas de energía solar del Perú – Proyecto PER/98/G31 Electrificación
rural a base de energía fotovoltaica en el Perú
85
Sotomayor paez, Maria Auxiliadora (2011). Proyecto de factibilidad para la
implementación de una empresa productora y comercializadora de panels
fotovoltaicos en ecuador. Tesis para obtener el grado de Ingeniería en ciencias
empresariales. Recuperado de:
http://repositorio.uees.edu.ec/bitstream/123456789/698/1/TESINA%20PANELES%
20SOLARES.pdf
Universidad Nacional Agraria La Molina (2010). Energía Solar Fotovoltaica – Unidad 3.
Curso postgrado Universidad Nacional Agraria La Molina. Recuperado de:
http://www.lamolina.edu.pe/postgrado/pmdas/cursos/dpactl/judith/UNIDAD%203_s
olar%20sfv.pdf
86
Anexos
ANEXO 1
MODELO DE CONSENTIMIENTO INFORMADO PARA PARTICIPANTES
La presente investigación consiste en un estudio que nos permita conocer el nivel de
satisfacción de la población de la provincia de Zarumilla respecto al servicio de energía
eléctrico que reciben en la actualidad y su opinión sobre una alternativa sustituta de
generación de energía sostenible y económica. El estudio es conducido por Luis Armando
Sánchez Gutiérrez, bachiller de la Universidad San Ignacio de Loyola.
Si decide participar en el estudio, se le solicitará que llene una encuesta con diferentes
preguntas relacionadas con el funcionamiento operativo y la atención médica dentro del
hospital, de acuerdo a los siguientes criterios:
La participación es totalmente voluntaria y anónima.
La información que se recopile no presenta ningún riesgo para usted.
Toda encuesta es confidencial y sólo se podrá utilizar en el ámbito académico de la
investigación, siendo necesaria solamente su autorización.
Es importante resaltar que con su participación, usted contribuirá al desarrollo de su
región
Ante cualquier duda, usted es libre de realizar cualquier tipo de consulta con respecto
al tema.
En caso que se sintiera incómodo(a) ante alguna pregunta, es libre de abstenerse de
responderla.
La participación es completamente gratuita, es decir, que no aplica ningún costo.
Para cualquier consulta o comentario podrá comunicarse con Luis Armando Sánchez
Gutiérrez al celular 975009648, quien gustosamente lo atenderá.
Muchas gracias por su participación.
Declaración voluntaria:
Yo, _________________________________________________, doy mi consentimiento
para participar en la investigación de mejora en el abastecimiento de energía en la
provincia de Zarumilla-Tumbes, siendo consciente que mi participación es completamente
voluntaria, y de conocer los beneficios y confidencialidad de la información obtenida.
87
Al firmar, estoy de acuerdo con que mis datos personales podrían ser usados (salud,
condición, etc.) dentro de la investigación. Sin embargo, nada referente a nombres,
apellidos o apodos podrá ser utilizado sin mi consentimiento.
Entiendo que puedo participar o retirarme en el momento en que lo considere necesario, o
por alguna razón específica, sin tener la necesidad de realizar algún tipo de pago, ni que
ello me traiga alguna consecuencia futura.
Tumbes, ____ de __________________ del 2018.
Nombre del participante: _____________________________________________
Firma: _________________________________
Fecha: ____/_____/2018
