COMISION NACIONAL DE INVESTIGACION
CIENTIFICA Y TECNOLOGICA (CONICYT) Canadá 308, Casilla 297-y aritiago, Lnhie
CONICYT/SRE/
SEMINARIO SOBRE LOS RECURSOS ENERGETICOS DE CHILE
Santiago de Chile, 16-19 Abril 1974
ALGUNAS PROPOSICIONES PRELIMINARES DE ACTIVIDADES CONDUCENTES A LA EXPLOTACION ECONOMICA DE LA ENERGIA SOLAR EN CHILE. INFORME PRELIMINAR DE LA NISION DEL DR. FELIX TROMBE (C.N.R.$) EN CHILE EN 1973 PROPUESTA DE COOPERACTON DEL BATTELLE-GINEBRA EN LA CREACION DE UN CENTRO DE ESTUDIOS Y APLICACION DE L/ ENERGIA SOLAR.
Rectoría, Departamento de Proyectos Universidad del Norte, CHILE
lo
/ Santiago de Chile, 1974
ALGUNAS PROPOSICIONES PRELIMIN: RES DE ACTIVIDADES CONDUCENTES A LA EXPLOTACION ECONMICL DE LA ENERGIA SOLAR EN CHILE.
1.
CONSIDERACIONES GENERALES La demanda para el desarrollo de fuentes energéticas conven
cionales y la explotación de nuevas fuentes está en un constante crecimiento paralelo al de la población y al de las expectativas de calidad de vida de ésta. Sin embargo, gético tienen hoy
los sistemas tradicionales de suministro eneren día claras limitaciones : la polución y el
agotamiento de lo s combustibles fósiles. La crisis energéticamun dial que se vivió recientemente, puede considerarse como una seria advertencia a la situación que en un futuro no lejano podría sobrevenir. En la actualidad, la Universidad del Norte esta investigando en el campo de la Energía Solar, que puede ser una solución significativa al déficit energético convencional que se indica, y que no tiene las limitarites antes señaladas. Debe recordarse que el sol es el recurso energético "limpio' más abundante deque la humanidad dispone. Por lo demás, no es primera vez que se estudia la radiación solar como fuente de suministro energético para el hombre, hay muchos y muy antiguos precedentes tales como: el destilador de agua de Wilson (Chile) en 1872, los trabajos de conversión de energía solar en mecánica de Mouchot (Francia) entre 1860 y 1875 los de Ericsson (uSr) en 1883, la bomba solar de Chandier (USA) en 1904, la planta de energía solar Shuman-Boys (Egipto) en 1913, etc.
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Los resultados del Congreso de Energía Solar organizado por UNESCO en Julio de 1973 han demostrado, que desde aquella época de los primeros pioneros hasta ahora, se ha logrado un avance significativo en muchos campos, a través del desarrollo de nuevas tecnologías y del empleo de nuevos materiales. Así, muchos países ya se benefician de los resultados de una incipiente industrialización de la energía solar, a trav&s de apli caciones muy desarrolladas y de tecnología relativamente sencilla tales como los calentadores solares de agua, la calefacci6ri solar de viviendas, los hornos solares y otros. En varias de estas aplicaciones, el problema os ms bien eco nómico industrial que científico, y debe concentrarse en el desarrollo de artefactos de menor costo y/o mayor eficiencia y en la apertura de un mercado significativo para artefactos solares(que permita entre otras cosas reducir costos por efecto escala en la producción). Por las facilidades de que dispone, Chile debe incorporarse activamente a un proceso de industrialización de la energía solar y paralelamente debe incentivar las investigaciones que realicen en este campo y que tengan posibilidades ciertas de incorporar be neficios a la economía. nacional. En efecto, basta examinar el informe de Battelle-Ginebra que se adjunta para concluir que las condiciones climáticas, tócnicas e industriales que se encuentran en el Norte Chileno proveen un marco excepcional en el mundo, para iniciar una actividad tecnológica-industrial de vastas perspectivas en el campo de la Energía Solar en Chile. Finalmente, no debe omitirse los beneficios que estas actividades pueden reportar en trrninos de ahorro de divisas y de no dependencia extranjera de las fuentes energéticas del Norte,asun-
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tos de la máxima importancia para un país en dcsqrrollo como Chile.
2.
NECESIDAD DE UN:, POLITICA NACIONAL DE FOMENTO A LÍk UTILIZACION DE LA ENERGIA SOLR Como se señaló antes, en Chile existen las condiciones objo
tivas suficientes para impulsar un desarrollo tecnol6gico-irdustrial en el área de la ener g ía solar. Esta no es por supuesto una tarea de corto plazo; sin embargo, debe considerarse para ella una alta prioridad entre las actuales tareas do Gobierno. Por su puesto, en ella deben participar activamente instituciones de fo mento del desarrollo nacional, además de laø Universidades que des de hace largo tiempo realizan investigaciones en este campo. Dentro de estas actividades, un sector muy importante locons tituye la capacitación a nivel de post y pre grado en el campo de la energía solar de una amplia gama de profesionales (ingenieros, arquitectos, etc.) que pueden otorgar en ci futuro una conttibución significativa para los planes que se impulsan en esta área. De hecho este es un campo tan amplio, que los aportes técnicas-profesionales que puedan surgir desde distintos sectores deben ser alentados e incorporados a través de algún sistema de fomento y de coordinación que se establezca en el futuro. En el hecho las aplicaciones que se mencionan en los documen tos siguientes (1), permiten distinguir áreas de especialización preferente en Ciencias Físicas, :rquitectura, Ingeniería (en las áreas de Construcción, electrónica, química, ingeniería industrial y metalurgica) y Economía. (1) C.NOR.S. Y BTTELLE.
Comprendiendo la complejidad del problema y sus alcances eco nómicos, la Universidad del Norte ha realizado activos esfuerzos para establecer vínculos de cooperación con organismos tales como CORFO, ENDESA, CORVI y algunas empresas mineras e industriales.
3.
LA COOPERACION INTERNACIONAL Desde hace algún tiempo, la Universidad del Norte ha venido
desarrollando actividades de cooperación técnica y científica a nivel internacional. Fruto de este esfuerzo de cooperación internacional, la universidad presenta dos trabajos que estima de interés para el cono cimiento de los medios científicos y tecnológicos chilenos, y que se relacionan con las actividades que ha estado impulsando en el campo de la Energía Solar a)
Nota preliminar del Dr. Felix TROMBE (C.N0R0s0) en relación con su misión realizada en Chile en 1973, para la Universidad del Norte, y
b)
Propuesta de cooperación internacional del BATTELLE-Ginebra para la creación de un Centro para el estudio y aplicación de la Energía Solar. El primer trabajo forma parte de un acuerdo de cooperación
técnica con Francia para el establecimiento de un horno solar de 400 KW. en las cercanías de Calarna. El informe final del Dr. Felix TROMBE se encuentrq ya en los detalles finales de su prepara ción y será entregado en fecha próxima a su contraparte nacional, para continuar posteriormente con un intenso programa de cooperación bilateral que incluye entre otras coss, un proyecto de mcdi ciones PIRHELIOMETRICAS a car g o del Prof. Carlos Espinoza del Departamento de Ciencias Físicas de Antofagasta.
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Coincidiendo con las metas planteadas por el Dr. TROMBE del C0N0RS. y con las actividades programadas por el Prof. Espinoza de la. Universidad del Norte en el Imbito nacional, se inserta el programa complementario propuesto. por J0MMEYLIN y J. FOURNIER DEL BATTELLE-GINEBRA, quienes se encuentran en un estrecho contac to de Cooperación con el centro francés de Odeillo y el Dr. Trombe para este propósito. Por lo dems, se espera en Junio la visita de una misión de BATTELLE a Chile, ocasión en la cual se discutirán los aspectos particulares del programa a desarrollar en conjunto. En este marco debe incluirse adems el convenio de coopera ción científica y técnica recientemente suscrjtó entro la Tjniversj dad del Norte y la Universidad de Rennos, y que incluye entre otras cosas, un programa para la conversión directa de energía solar en electricidad. Por otra parte, la Universidad ha iniciado el trámite de una solicitud de asistencia resentada al Banco Interameri cano de Dcsqrrollo y que tendría como finalidad otorgar un soporte
financiera p
material adecuado a las actividades que se están proyectando en el campo de la Energía Solar, su estudio y sus aplicaciones. Conviene destacar la importancia de este nexo de cooperación internacional que la Universidad del Norte maneja, y que refleja el prestigio y la confianza de que goza su labor científica en el campo de la Energía Solar, entre los investigadores extranjerosFe lix TROMBE, Jacques FOURNIER, Pierre BRUN, que han tenido la oportunidad de conocerla ampliamente, durante sus estadías en Chile. En definitiva, los proyectos y actividades que la Universidad del Norte estárealizando se basan en una concepción práctica y realista de las cosas, y conducen tanto en ci corto como en el lar go plazo a objetivos de industrialización nacional en este campo.
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Como se ha señalado anteriormente, Chile posee un excepcional recurso energético solar y en nuestra opinión esta"riqueza na tural" debe ser explotada en el plazo rnis breve que sea posible. Además, la tecnología de artefactos solares se encuentra en la ma yoría de los casos, en un estado muy avanzado de desarrollo. De allí que algunas aplicaciones prtcticas en el campo de la industria, la energía y la vivienda, puedan visualizarse a corto plazo.
JOAQUIN MOR1LES F.
Departamento Proyectos
NOTA PRELIMINAR NQ 1 SOBRE LA MISION EFECTUADA EN LI, UNIVERSIDAD DEL NORTE-CHILE
Por FELIX TROMBE, Director del Laboratorio de Energía Solar del C.NR.S. (Centre Nationale de la Recherche Scientifique).
A petición del Rector de la Universidad del Norte-Chile, Señor Miguel Campo Rodríguez, se ha establecido una eva luación esquemática de término de misión que ha sido confeccionada a comienzos de junio de 1973. Esta evaluación es, por supuesto, muy incompleta y provisoria. Sólo es entregada a titulo de información. FIN ALI D. DES DE LA MI SI ON 1
DEFINIR LA UTILIZACION DE L ENERGIA SOLAR EN CHILE
(Aspectos científicos, técnicos y económicos) II ESCOGER UN LUGAR PARA LA INSTAU ClON DE UN CENTRO ESPECIALIZADO EN LA UTILIZACION DE LA ENERGIA SOLAR III INTENTAR EVLUiR APROXIND1MENTE EL COSTO DE L1 OPE RACION IV DEFINIR LAS ACCIONES INMEDIAL S QUE DEBEN EMPRENDERSE
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DEFINICION DE L UTILICION DE L ENERGI SOLAR EN CHILE (spectos científicos, técnicos y económicos)
El clima del norte chileno es, ciertamente, el mejor Por del mundo para la utilización de la energía solar. otro lado, Chile importa la mayor parte de los combusti -
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bies que utiliza. La energía solar puede aportar contribuciones en los dominios siguientes: A.- Explotación a corto plazo o inmediata Calefacción pa ra casas, calentar ci agua, producción de agua dulce y de hielo, alimentación con agua dulce de invernade ros de cultivo, calefacción de invernaderos de cultivo. B.- Explotación a largo plazo Producción do potencia (mo tores solares, foto y tormófilos). Producción de al tas temperaturas (Hornos Solares). .- EXPLOT. ClON
CORTO PL:20 O INMEDI T;
a) Calefacción de casas (por efecto de acumuladores verticales). Estudiado en Francia en el CONROS. y patentado en distintos países. Esto procedimiento es aplicable en Chile y permitiría considerables economías de combustible y de electricidad. En la mayor parte de Chile la temperatura diurna es favorable y la temperatura nocturna es muy baja. Mótodos muy sencillos establecidos por el C.N. R,S,, permiten acumular las calorías solares del día y de restituirles en la noche a la habitación. El procedimiento es muy económico para Chile (no es el caso en Francia), la Energía Solar p o dría por sí sola asegurar la mantención de una temperatura favorable en las habitaciones. Se podría solicitar una colaboración al CONOROS. b) Calefacción del agua (Ver U. Santa María) (por efec to de acumuladores horizontales o poco inclinado). El pro cedimionto muy estudiado y aplicado muy ampliamente en Israel, y sobre todo en Japón, debería desarrollarse en Chile. Es muy económico. Se debe integrar la calefacción a la arquitectura de la habitación, 4 metros cuadrados de acumuladores bastan para calofaccionar el agua do un pabellón (150 a 200 litros de agua) por día.
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c) Produccin de frío, de hielo y de aguo puro Estos ensyos utilizan l gran r a Jici'n de lo tierra so bre el cspcia en el cielo clara, c:mn os el coso de Chi lo; ellos utilizan igualmente l' cvpracin, muy considerable en una parte de Chile. Les resultados de Mont Sn. Louis (Frncia CNROS) han Sido traídos a Chile por Marcelo Robert después estu diados y desarrollados p r Jacqucs Fournier y sus colabor dores. Se obtiene bajos J.c temperatura notables (más de 40° c con apartns muy sencillos). La aplicacin prctica realizada por Fournier tiene una gran importancia poro Chi le y debo ser desarrollado. Se obtiene por la intervenci6n simultnea dc rodiocin y de la evap.racin y c-ngelacin del agua (cn un prnmedi- de 10 a 15 kilos de hielo pr Y por noche) (un mximo de 50 kilos por m 2 en Chiu-Chiu e mayo de 1973). El agua pura producidr- por la fusi-n del hielo contiene 10 voces menos boro y arsénico que el agua inicial. Este resultada es muy imp rtanto porque el boro es un veneno paro las plantas y el •arsnico par los seres humanosjns animales d) Cultivos bajo invernadero (con economía de aguo) El procedimiento publicado en Francia CNR.S. ticne una quincena de años, h sido explotod en Chile por Jacques Fournier. Los inverneder s son alimentados por el agua pu re producid-a por lo fusión del hielo bojo % de boro). Se han hecho cultivos (tomates) en escala apreciable, el procc1imiento p odría ser omliamentc desarrollado en Chile Pla re la ebtencin de diversas legumbres. e) Calefaccin de viveros de cultivo Actualmente en roz6n del frí : .. de la noche (por jempla en le regi3n de Celoma) los viveros son calentados por combus tibles clsics. Serí fcil, -) ,-r aplicacin do los móto-
dos del CNORVSO calafaccioner las cass y calefeccionar los viveros en la noche, por captación de la radiación solar en el día. B.- EXPLOT. CICNTS
L. RGO PL20
a) Producción do fuerza (energía mecánica o producción directa de electricidad). En raz6n de los bajos rendimien tos de conversión (a. 20%) la energía producida por el sol es aún mucho rns cara (6 a 10 veces o mss) que le energía clásica, poro el precio de los combustibles clsicos aumen ta sin cesar y el reemplazo atmico no txico (fusión) os aún una perspectiv muy remota. Esta situacin ha provoca do, en diversos países, una incuietud considerable, reforzada por la preocupación de evitar una contaminación cre ciente y peligrosa del agua, de la atmL5sfera y de le super ficie terrestre, de lo que resulte una perspectiva nueva para la explotecin de le energía solar. Numerosos contra tos son propuestas (US.. ) Chile podría participar en esta paute a nivel mun'iiel por medio do construcci6n de apara tos y sobretodo por una experimentaci(n en condiciones del sol muy precis a s. Hay cue tener en cuenta que la energía serk aún por largo tienpo ms cara que la energía clsica. b) Producción do altas temperatura.s Hornos Solares La razón principal que ha llevado a realizar (en Francia en particular) los hornos solares de gran potencia, res¡ de en las notables propiedades de estos a p aratos (calefaccin instantánea o programada, acumu1acin, tratamiento sin contaminaciún ninguna, casi a temperaturas que sobrepasan los 3000 0 C). Por otra part.: los harns solares son de rendimiorib elevado (60 a 70%) mientras que los motores solares aún en gran escale tienen rendimiento mucho ms ba jo.
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Las cualidades precedentes deben permitir a los bar nos solares do com p etir en ciertas dominios industriales con la energía clsicn. La cleccin del norte chileno para desarrollar los hornos solares esté_ motivada por las ra zonas siguientes: 1) Un sol excepciono 1, a la voz par ci número de días utilizables (95%), la calidad del sol (1050 watss pro medio contra 900 en Francia), y la regularidad del aporte energético. 2) Posibilidad de realizarlo gracias a las cualidades precedentes de las operaciones de alta temperatura que no so pueden efectuar en Francia (Metalurgia, por ejemplo). 3) Posibilidad de trabajar ms de 2500 horas por año (en lugar de 1000 o 1200 heras en Francia) resulta de ello que la rentabilidad de un horno solar chileno (calculado sobro lo amortizacin de precio de los aparatos y el número de hras) os ms do des veces elevado que la de un horno solar en Francia. Las persaectivas anteriores son muy alentadoras para una, tentativa de desarrollo de grandes hornos solares en Chile. Pero no se puede ocultar oua la aoer-acin es a largo plazo. La rcalizacin del aooratn propuesto actualmente (300 a 400 Kw), que será rnodernizaio con relación al de Odeillo, exigir comprendida la insta.laci6n y regulación por lo menos tres añas (:10 ensayo pr concluir en mrtodos de fabricacin que sean tambin bastante largos. La rentabilidad de tal a p arato serr, narcial durante mucho tiempo. Esto no quiere decir que no hay que construirlo pero se necesita p reveer su utilización en el dominio de lo in vestigaci6n aplicada o piloto o para las fabricaciones es peciolos. El horno salar chileno poJirEÍ equilibrar prcia1 mente y cada vez mas sus presupuestos sobre todo p r con -
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trats provenientes del exterinr
de las industris chi lenas y preparar para Chiic: un porvenir iric 1.ustrial par la eXplc)taCi')fl de le energía solar. La elecci:'n e la regin norte chileno fov'rece tal
perspectiva. Si por ejemplo se instalo un Centro de En-3 gía Solar en las 1rededores de Calama puede, sin ningún problema, trabajar para las industrias, ya sean regionales (Chuquicamata), yo sean extranjeras, por la proximidad al puerta e ntafagasto cuyo OCCCS° desde Celoma es fácil. Se puede encarar en cierto medida, y bajo reserva de la apr'baci'n de los o rganismos Iranccses (C.N.R.S.) en particular intercambis científicos y t'cnicos entro el l boratorio de Odeillo y el Centro Chileno a fin de concluir una planificacin de las necesidades mundiales cn el dominio de los hornos salares. II
ELECCION DE UN SITIO EN EL NORTE DE CHILE
LL INS
TdL»CION DE UN CENTRO DE ENERGL SOL. R. La uhicacin de un Centro de Energía Soler dobe tener las caractcríticas siguientes: a) Un SOl p a tente y regulr a 1050 a 1100 watts cama promedio. b) Terreno que no orosente nublad's ni l oriente ni al poniente y pendientes poco marca*os. c) Superficie suficiente do terreno disponible (50 a 100 hoctreas) para el desarrollo posterior. d) Terreno que permita c:nstruccinnes (suelo firme) e) Que n' haya humos de aerosol y polvo, f) due no haya vientos violentes. g) ;gua para las instalaciones solares (5L/segunda como mínimo) y agua potable. Se ha realizad: una misin entre el 16 y el 30 de mayo en ;ntofagasta y orincip almanta en Calama y sus alrededores.
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Les rosultofls do
esta misin soran precisados en un infor
me posteri-r. Por oh-ra se heliomtricas que
es necesario una altura de 2000 o ms pa
ra tener el sol
sdr: y que nc hay que occrcarse domasia
)uccle concluir según las mediciones pire
cia a los Andes. Tres sities han sido seleccionadas a les 2.500 m 1)
Este de Chiu-Chiu y norte del ríe SaleA (ya en un informe anterior).
señalado
En esto sitio se dan los mejoras asoleamiontas (1140 watts en mayo de 173) per- presentA fluctucionus riel oren de los 100 wetts. Durante el día se observa un volar determinada poro van blc de un día a otr Las noches son extrema r1amcnte clras, l abservaci . n antori r se debe a humos muy duluídes e invisibles directamente de Chuquicamta. 2)
Proximid ad del Loa Lo, en las vecincla cs de ngostura ( -al este del río Lea hacia los Andas) La misma cbsorvacj!n anterj'-r. Les I(-,s sities ,ntes señalaci-s snn perfectos desde ci unto de vista del agua, terren , viento, etc, pera tienen el problema do una pa quena presencia 'lc humas de Chuquicamrta, 3) Macizn de Mectazuma (2.500 m) En las vocin
1,7 ,Jes
del camina que atravieso 1 montaña entre ci macizo do Mectozurna y el maciz: de Lim.n Verde. Un buen sol, por- sin agua, Conclusjn Actual L eleccin entro les
sitios
señalados deber
ser rec tificada por observ'cjnnes Pireheliomútnicas, anemomátrjcas, al estudio de aliment aciAn de agua, etc. Sería noco sano un períade de un año pera llegar a una conclusin y a una eleccin definitiva0
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III INTENTO DE EV LU ClON PtOXIM.D DEL COSTO DE LA OPER.CIONCNTRO DE NTRGI .. SOL.R No se puede solar con recisin el cesto de ingo niorío. en Chile. Para los aporatos solares se puede in dic ..r q ue un horn de 300 a 400 Kw modernizado con rolo cin o Odeille cstorío entro el 1.000.000 y 1.500.000 d'5 lares (5 a 7,5 millones de francos). El conjunto de las inversiones puede estimarse en un millón do dlores poro esta cifra no tiene mis que un valr relativ ya que buena parte tiene que efoctuorse en Chile con una base finan ciera diferente. IV
DTFINICION DE ACCIONES INMEDI T;S En Francia se hor un esfuerzo para ayudar científi -
camonte y tcnicomente el dospegue del Centre e Energía Solar y su funcionamiento. La acción m.s _urgente es la de medi ..as de rodiacin en el Norte corco .10 ntofagasta (Poronal) y los alreded par7 elegir un sitio definitivo. ros de C a lamo So necesitanoeorotes, vehículos y un oquin especia lizodo disponible durante un año. En la Univorsi'.ad del N'rtc se ha cncnntrdo lo mejor voluntad y existo un equip comeotente listo paro actuar si se les proporciona ls molías do hacerlo.
S'NTI d G0, Junio 7 do 1973