1
Centro de Energías Renovables y Uso Racional de la Energía
C E N T R O D E E N E R G Í A S RENOVABLES Y USO RACIONAL DE LA ENERGÍA
Publicación del Centro de Energías Renovables y Uso Racional de la Energía. Elaborado por: Primera Edición Yudith Alejandro Domínguez Lima, Perú Promoción y Difusión Mayo 2012 CER -‐ UNI 1,000 ejemplares Impreso en Perú Una perspecDva solar
Centro de Energías Renovables y Uso Racional de la Energía
2
PRESENTACIÓN INSTITUCIONAL ORGANIZACIÓN ACTIVIDADES DESARROLLADAS PROPÓSITO DE LA ORGANIZACIÓN EN EL CORTO PLAZO (5años) LO QUE HACEMOS EN PROYECTOS PROYECTOS PROPUESTA TECNOLÓGICA DE CONSTRUCCIÓN DE VIVIENDAS RURALES BIOCLIMÁTICAS PARA ZONAS ALTO ANDINAS EN EL PERÚ COMPRENDIDAS ENTRE 3000 Y 5000 msnm. GALERIA DE IMÁGENES IMPLEMENTACIÓN DE LAS BASES TECNOLÓGICAS PARA UN SISTEMA MULTIPRODUCTIVO Y EDUCATIVO EN LA COMUNIDAD DE SAN FRANCISCO DE RAYMINA VILCASHUMÁN, AYACUCHO GALERIA DE IMAGENES Centro de Energías Renovables y Uso Racional de la Energía
PAG. 04 PAG. 05
PAG. 07 PAG. 08 PAG. 10 PAG. 11 PAG. 12
PAG. 12 PAG. 13
PAG. 17 PAG. 18
3
El Centro de Energías Renovables y uso Racional de la Energía, fene como objefvo promover el uso de le energía renovable a través del desarrollo de tecnologías, esto implica realizar tareas básicas de invesfgación y desarrollo, promoción, capacitación, difusión, y transferencia tecnológica.
El presente documento informafvo, le permifrá tener una visión global acerca de las acfvidades desarrolladas en el CER – UNI, con la asistencia de invesfgadores profesionales en el campo de l as energías renovables -‐ ER. Así mismo, contamos con un staff capacitado para realizar los proyectos con eficiencia y eficacia, donde nuestro compromiso de promover el uso de las ER se hace cada vez más compeffvo.
4
Centro de Energías Renovables y Uso Racional de la Energía
La UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA inicio sus acfvidades en el campo de la Energía solar en los primeros años de la década de los 60´s, bajo el marco de funcionamiento del anfguo Insftuto de la Energía de la anfgua Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica. Esta acfvidad se truncó en 1969 cuando se promulgo una ley Universitaria que generó la anulación de estas acfvidades. Posteriormente, la UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA reinicia acfvidades de invesfgación y desarrollo en sus anfguos Departamentos Académicos de Física y de Energía Mecánica. En cada uno de ellos se formó un grupo de invesfgación.
Centro de Energías Renovables y Uso Racional de la Energía
En el Dpto. de Física se inicia las acfvidades en el año 1975 bajo la dirección del Dr. Manfred Horn, mientras que el Dpto. de Energía y Mecánica lo hace en 1979 bajo la dirección del Ing. Rafael Espinoza. Desde esos años y hasta 1989 (origen del CER) cada grupo hizo la experiencia fundamental y tecnológica en las líneas de calentamiento solar de agua y aire; msica de superficie y superficies selecfvas. Entre los años 1983 y 1990 desarrollaron en conjunto el proyecto “DESARROLLO DE SECADORES SOLAR PARA PRODUCTOS AGRÍCOLAS Y ALIMENTICIOS” en el que también parfciparon otras Universidades del Perú: de Ancash, de Cusco, de Tacna y de Huancayo. El Centro de Energías Renovables y Uso Racional de Energía de la Universidad Nacional de Ingeniería, CER-‐UNI, fue un órgano desconcentrado dependiente del rectorado de la UNI desde el 27 de abril del 2000 hasta promediar el año 2008, desde entonces y hasta la fecha es un ÓRGANO DE APOYO INVESTIGATIVO. En 1989 se creó como Programa de Invesfgación Mulfdisciplinaria adscrito al Insftuto General de Invesfgación de la UNI, en el campo de las energías renovables y uso racional de energía. El CER-‐UNI proyecta sus acfvidades a nivel nacional, con preferencia del sector rural, buscando los puentes que le permitan el acercamiento respecfvo. Estos puentes son organizaciones o enfdades, públicas y privadas, que por la naturaleza de sus funciones fenen vías de contacto y acción con comunidades y poblaciones alejadas.
5
cia y de cien as ia c n e r e f y ram y trans ovación e de la energía n in , o ll eficient desarro VISIÓN tora en enovables, uso c e r l a n nacio rgías r s8tución e la ene o del país.” in d la o p r e m S “ ca oll ía en el el desarr tecnolog prome8da con om ación, afines, c inves8g a l e d s é a trav nologías c e t s u s y vables MISIÓN ías reno g r e n e s a.” de la er el uso ecnológic “Promov y transferencia t o desarroll
OBJETIVO “Promover el uso de las energías renovables a través del desarrollo de tecnologías apropiadas al escenario en el que se ubique la eventual problemá8ca a tratar. El desarrollo de estas tecnologías implica realizar tareas básicas de Inves8gación, Desarrollo e innovación (I+D+i), promoción, capacitación, divulgación y transferencia tecnológica”.
6
Centro de Energías Renovables y Uso Racional de la Energía
El CER-‐UNI se organiza sobre la base de la existencia de tres líneas de acfvidad que ponemos a disposición de quienes fenen la obligación de implementar soluciones: Invesfgación, desarrollo. innovación y transferencia tecnológica Estudios, proyectos y servicios. Fomento, promoción, divulgación y difusión. Para esto cuenta con un equipo de profesionales idóneos más el concurso de estudiantes universitarios de la UNI y de diversas universidades del país como: UNJBG -‐ Tacna; UNSCH -‐ Ayacucho; UNSAA – Cusco; UNSA -‐ Arequipa. Además, coordina el uso y desarrollo de infraestructura requerida para sus acfvidades, con las facultades de la UNI que por su naturaleza, acfvidades y proyección, fenen afinidad con su Visión y Misión. Tal es el caso de las Facultades de Ingeniería Mecánica, Química, Ambiental, y Civil, así como la de Arquitectura y, muy parfcularmente, la de Ciencias con la que comparfmos el Laboratorio de Energía Solar de la UNI.
Centro de Energías Renovables y Uso Racional de la Energía
7
1.-‐ Cursos de especialización y perfeccionamiento en energía solar y eficiencia energéfca
2.-‐ Parfcipación en congresos, simposio, seminarios nacionales e internacionales en el ámbito de la msica, ingeniería mecánica y las energías renovables. Muy parfcularmente en el SIMPOSIO PERUANO DE ENERGÍA SOLAR en todas sus ediciones, desde 1981 hasta 2010.
3.-‐ Parfcipación acfva en el programa CYTED a través de sus redes temáfcas y proyectos.
4.-‐ Desarrollo de proyectos de invesfgación aplicada, innovación y transferencia tecnológica.
8
Centro de Energías Renovables y Uso Racional de la Energía
5. Fomento de organizaciones regionales de invesfgación y desarrollo tecnológico de las ER.
6.-‐ Publicaciones diversas asociadas a sus acfvidades.
7.-‐ Servicios profesionales especializados en:
7.1 Desarrollo y evaluación de proyectos tecnológicos con fuentes de energías renovables, parfcularmente la solar. 7.2 Verificación de las especificaciones técnicas de componentes de sistemas FV y cerfficación de su performance. 7.3 Estudios de Eficiencia Energéfca en ambientes construidos de usos familiares, comerciales, públicos e industriales.
Centro de Energías Renovables y Uso Racional de la Energía
9
1. Priorizar sus líneas de invesfgación y desarrollo en las siguientes aplicaciones: Solar Fotovoltaica y Fototérmica, Bioclimafzación, Eólica y Biomasa.
6. Contribuir al desarrollo del mercado, oferta y demanda, con acfvidades de promoción de uso de fuentes de energías renovables y sus tecnologías.
2. Diseñar y gesfonar eficientemente proyectos de invesfgación, desarrollo e innovación, implementación y transferencia en el campo de las energías renovables, con alta calidad.
7. Contar con un laboratorio equipado y cerfficado para pruebas de componentes y sistemas que aprovechan la energía renovable.
3. Implementar el uso de TIC’s para la opfmización de las comunicaciones y el control de acfvidades de proyectos.
4. Contar con amplia infraestructura tanto para trabajos de gabinete como para pruebas y desarrollos experimentales.
5. Desarrollar y ofertar paquetes de servicios y consultorías especializadas para insftuciones públicas y privadas.
10
8. Contribuir a la formación de los estudiantes de carreras afines, empleándolos en la modalidad de prácfcas pre-‐ profesionales y coordinando el dictado de cursos en algunas facultades de la UNI. 9. Formar profesionales especializados en la ejecución e implementación de proyectos de I+D+i.
10. Gesfonar eficientemente el conocimiento generado producto de las acfvidades propias de la insftución.
Centro de Energías Renovables y Uso Racional de la Energía
1. Desarrollo de la Consultoría FORTALECIMIENTO INSTITUCIONAL, DISEÑO DE MECANISMOS DE PROMOCIÓN DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES Y BIOENERGÍA Y DISEMINACIÓN DE LOS RESULTADOS, para BID-‐MEF-‐MEM; en Consorcio con la Fundación Bariloche de Argenfna y POCH Perú.
4. Convenio Específico en ejecución con el Vice Ministerio de La Construcción y los Gobiernos regionales de Huancavelica y Puno para la realización del ESTUDIO PILOTO “ACONDICIONAMIENTO TÉRMICO PARA EDIFICACIONES RURALES ALTO ANDINAS”.
2. Proyecto de Invesfgación Consorciado en el ámbito del CYTED, ENERGÍA RENOVABLE Y TECNOLOGÍAS DE INFORMACIÓN Y COMUNICACIÓN PARA EL ECOTURISMO EN ÁREAS PROTEGIDAS DE IBEROAMÉRICA, bajo la dirección de Miguel Egido de la UPM y en sociedad con 10 grupos iberoamericanos; 2011 – 2014.
5. Implementación de un Centro Piloto demostrafvo basado en el uso de energía renovable para promover el turismo ecológico vivencial en la localidad de Quishuar, distrito de Lucma, provincia Mcal. Luzuriaga, Ancash. Proyecto conjunto UNI-‐UNASAM; 01.04.2012 al 30.09.2012.
3. Gerencia de la Secretaría Permanente de la Asociación Peruana de Energía Solar, APES, Sección peruana de la Asociación Internacional de energía Solar, ISES; co-‐organizadores del XIX Simposio Peruano de Energía Solar, XIX SPES, Lima-‐Perú Noviembre de 2012.
6. Verificación experimental de las especificaciones técnicas de los componentes de un sistema fotovoltaico domiciliario: Módulo FV, regulador, batería y lámparas; junio a diciembre del 2012.
7. Ensayos experimentales del quemado de leña para la cocción de alimentos por encargo de la GIZ que comprenden pruebas de funcionamientos y rendimiento de un horno tradicional, un horno metálico y una cocina mejorada.
Centro de Energías Renovables y Uso Racional de la Energía
11
PROPUESTA TECNICA DE CONFORT TÉRMICO PARA VIVIENDAS LOCALIZADAS EN COMUNIDADES ENTRE 3000 Y 5000 msnm. El clima invernal en el Perú se hace más severo cada ano, esta realidad observada en los espacios geográficos en los cuales se produce, ha revelado, a su vez, la situación de desamparo en la que se encuentran millares de familias que habitan por encima de los 3000 msnm , son poblaciones enteras que, no les queda más remedio que resisfr el frío como puedan, siendo niños y gente de la tercera edad los más perjudicados, ya que el segmento medio de jóvenes, migra a otras ciudades con climas más benévolos alterando peligrosamente el equilibrio natural del ecosistema. Frente a ese escenario preocupante en el que habitan tres a cuatro millones de personas, el Centro de Energías Renovables y Uso Racional de la Energía de la Universidad Nacional de Ingeniería (CER-‐UNI) desarrollo entre el 25 de marzo de 2008 y el 31 de diciembre de 2010 el proyecto “PROPUESTA TÉCNICA DE CONFORTE TÉRMICO PARA VIVIENDAS LOCALIZADAS EN COMUNIDADES ENTRE 3 000 Y 5 000 msnm”, con el fin de hacer frente al friaje en las comunidades alto andinas. La ejecución del proyecto se realizo en las comunidades de San Francisco de Raymina (Ayacucho) y Vilcallamas Arriba (Puno). Con financiamiento ganado en el concurso N° 03 FINCYT-‐PIBAP 2007 de adjudicación de recursos no reembolsables para su financiamiento, convocado por el programa de Ciencia y Tecnología de la Presidencia del Consejo de Ministros. El proyecto se desarrollo en dos etapas. 1. Ensayar e implementar modificaciones en viviendas existentes, que generarán ambientes con confort térmico en su interior aprovechando solamente el calor proveniente de la energía solar y como fuente de respaldo, el calor generado por la combusfón de leña para la cocción de alimentos en una cocina mejorada. 2. Diseñar y construir protofpos de nuevas viviendas bio-‐ confortables en función a los resultados obtenidos en la primera etapa.
12
La metodología empleada fue: q Idenfficar y reducir los puentes térmicos en la vivienda, aislando térmicamente el techo y el piso de la vivienda. q Reducir las infiltraciones, Sellando de forma adecuada las hendiduras presentes en el marco de ventanas y puertas, así como las existentes entre los muros y el techo. q Emplear sistemas de calefacción pasiva, instalando claraboyas en los techos y/o invernaderos adosados a lo largo de la pared del dormitorio da la vivienda. q Instalar una Cocina mejorada, como fuente de calor de respaldo. Las estrategias de confort térmico concebidas al variar las opciones construcfvas del envolvente de la vivienda, fueron analizadas una a una simulando resultados de su aplicación, haciendo uso del programa Energy Plus. Estos resultados fueron evaluados considerando, además de su proyección, aspectos relafvos a materiales, economía y contexto social de desfno. Los cambios msicos introducidos en ambas viviendas son los que, en conjunto, generan el confort térmico buscado; las nuevas temperaturas oscilan entre 15°C y 20°C en la vivienda de San Francisco de Raymina, y 10°C y 17°C en la vivienda de Vilcallamas Arriba, en periodos fríos. Por otro lado, en las viviendas bioclimáfcas protofpo oscilan entre 16°C y 22°C en la vivienda de San Francisco de Raymina, y 16°C y 18°C en la vivienda de Villcallamas Arriba, Además en cada vivienda bioclimáfca protofpo se instalaron una terma solar, la cual transforma la energía proporcionada por la radiación solar en energía térmica para calentar el agua, y un sistema fotovoltaico para transformar la energía proporcionada por la radiación solar en energía eléctrica, que a la vez es almacenada en una batería desde donde se alimentan a lámparas fluorescente compactas de 12V DC.
Centro de Energías Renovables y Uso Racional de la Energía
Centro de Energías Renovables y Uso Racional de la Energía
13
14
Centro de Energías Renovables y Uso Racional de la Energía
Centro de Energías Renovables y Uso Racional de la Energía
15
16
Centro de Energías Renovables y Uso Racional de la Energía
IMPLEMENTACIÓN DE LAS BASES TECNOLÓGICAS PARA UN SISTEMA MULTIPRODUCTIVO Y EDUCATIVO EN LA COMUNIDAD DE SAN FRANCISCO DE RAYMINA VILCASHUMÁN, AYACUCHO El proyecto IMPLEMENTACIÓN DE LAS BASES TECNOLÓGICAS PARA UN SISTEMA MULTIPRODUCTIVO Y EDUCATIVO EN LA COMUNIDAD DE SAN FRANCISCO DE RAYMINA VILCASHUMÁN, AYACUCHO que fene como propósito contribuir con la mejora de las condiciones de vida de la población de dicha comunidad a través de la difusión de tecnologías con alto impacto social, ufliza dos mecanismos para lograrlo: 1. creación y fortalecimiento de empresas rurales con bases tecnológicas limpias y, 2. fortalecimiento de roles y arfculación de actores involucrados con la problemáfca y vinculados con la ciencia, tecnología e innovación. La ejecución del proyecto se realizó en la comunidad de San Francisco de Raymina de la región Ayacucho, además de desarrollar algunas acfvidades en Lima. El Proyecto se ha desarrollado durante 02 años, enero 2010 a diciembre de 2011, contando con el financiamiento de GVEP Internafonal ganado en el Concurso IDEAS de febrero del 2009, más, considerando el propósito planteado, se requiere de fempo
Centro de Energías Renovables y Uso Racional de la Energía
adicional para la consolidación y despegue de las organizaciones producfvas logradas, por ello decidimos denominar a este fempo transcurrido como la primera fase del recorrido necesario para lograrlo. En esta primera fase el CER-‐UNI empleó fuentes de energía renovable para implementar tecnologías desfnadas a mejorar acfvidades producfvas autóctonas y nuevas con la parfcipación e involucramiento de hombres, mujeres y niños asociando sus acfvidades naturales y comunales con las responsabilidades requeridas por la dinámica de tres líneas producfvas: 1. hierbas aromáfcas y medicinales y harinas orgánicas, 2. productos lácteos y, 3. turismo vivencial y recepfvo, para las que se ha implementado totalmente las bases tecnológicas correspondientes, así como la organización comunal que inicialmente tendrá la responsabilidad de impulsar su desarrollo. Actualmente el proyecto se encuentra en la etapa de cierre y por tanto fene mucho interés en dar a conocer la experiencia, resultados y lecciones aprendidas durante los 02 años de su ejecución, ante los actores vinculados al tema de innovación y desarrollo rural en el país y, sobre todo, escuchar y asimilar sugerencias, recomendaciones y consejos úfles para la consolidación y despegue de los resultados logrados.
17
18
Centro de Energías Renovables y Uso Racional de la Energía
Centro de Energías Renovables y Uso Racional de la Energía
19
EVALUACIÓN EXPERIMENTAL DE COMPONENTES FOTOVOLTAICOS El Laboratorio de Energía Solar de la UNI fue organizado en el marco de un convenio entre el Centro de Energías Renovables y la Facultad de Ciencias de la UNI, para realizar también diversos servicios en el campo de la energía fotovoltaica, entre ellos la “EVALUACIÓN EXPERIMENTAL DE COMPONENTES FOTOVOLTAICOS” para verificar las especificaciones técnicas de acuerdo a normas técnicas peruanas. Los objefvos de los ensayos de los componentes fotovoltaicos son: 1. Determinar dentro de un laboratorio especializado la calidad de cada uno de los componentes que conforman un sistema fotovoltaico siguiendo procedimientos establecidos. 2. Ayudar a usuarios, proveedores e insftuciones públicas y privadas en el proceso de implementación de sistemas fotovoltaicos eficientes, confiables y de larga vida.
•
Los componentes fotovoltaicos son: q Módulos fotovoltaicos (monocristalino o policristalino). q Controladores de carga (PWM o electromecánicos). q Baterías . q Lámparas. q Conversores de voltaje. q Inversores de corriente cc/ca. q Sistemas Integrados. El proceso de evaluación se divide en tres etapas:
c. EVALUACIÓN ELÉCTRICA, relacionado a la determinación experimental de los parámetros eléctricos con que cuenta el componente, estos parámetros varían dependiendo del componente. Puntos más importantes a tener en cuenta:
a. EVALUACIONES GENERALES, relacionada a la información técnica que debe acompañar a cada componente. Puntos más importantes a tener en cuenta: •
20
Verificar que el componente cuente con las correspondientes carfllas técnicas, de instalación, operación y mantenimiento.
Verificar que el componente se encuentre debidamente efquetado.
b. EVALUACIÓN FÍSICA, relacionado a la verificación de la calidad msica de los componentes (estructuralmente), puntos más importantes a tener en cuenta:
•
•
Verificar que la polaridad de cada componente se encuentre claramente rotulada, sin posibilidad de equivocarse en el proceso de instalación. Verificar que cualquier componente no posea ningún defecto visible.
• •
• • •
Módulo Fotovoltaico: Isc, Voc y Pmáx a CEM. Controlador de carga: LVD, LVR, autoconsumo, voltaje de flotación en alta, caídas de tensión, interferencias, protecciones de polaridad, condiciones extremas. Batería: capacidad inicial y capacidad estabilizada (25°C). Luminarias: potencia de consumo, ciclado, interferencias, flujo luminoso y protección de polaridad inverfda. Conversor de voltaje: autoconsumo, medir las tensiones de salida del conversor, interferencias, protección.
Centro de Energías Renovables y Uso Racional de la Energía
SENSORES DE RADIACIÓN Y TEMPERATURA
ESTACIÓN METEOROLÓGICA
INSTRUMENTACIÓN EMPLEADA
Centro de Energías Renovables y Uso Racional de la Energía
21
22
Centro de Energías Renovables y Uso Racional de la Energía
TEMPERATURA AMBIENTE (28ºC)
Centro de Energías Renovables y Uso Racional de la Energía
ALTA TEMPERATURA (40ºC)
BAJA TEMPERATURA (0ºC)
23
MEDICIÓN DE LA POTENCIA A ALTA TEMPERATURA (40°C)
CICLADO DE LÁMPARAS MEDICIÓN DE LA POTENCIA
COMPONENTES DE LA ESFERA INTEGRADORA
24
ESFERA INTEGRADORA
Centro de Energías Renovables y Uso Racional de la Energía
Especialistas en Energías Renovables: Rafael Espinoza Paredes Tel.: 382-‐1058 E-‐mail.: cer@uni.edu.pe
Sonia Bossio Palomino Tel.: 382-‐1058 E-‐mail.: sonia.bossio@gmail.com
Manfred Horn Mutschler Tel.: 999-‐283537 E-‐mail.: mhorn@uni.edu.pe
Gonzalo Saavedra Tel.: 964-‐308643 E-‐mail.: ggsaavedra@gmail.com
Yudith Alejandro Domínguez Tel.: 966-‐758406 E-‐mail.: yudithalj@gmail.com
María Quintana Caceda Tel.: 949-‐116510 E-‐mail.: mquintana@uni.edu.pe
Juan Molina Fuertes Tel.: 997-‐867971 E-‐mail.: jomarmf5@gmail.com
Rebeca Dedios Céspedes Tel.: 991-‐014886 E-‐mail.: rebeca.dedi@gmail.com
Mónica Gómez León Tel.: 381-‐3868 E-‐mail.: mgomez@uni.edu.pe
Carlos Salvador Tixe Walter Galarza Soto Tel.: 989-‐391162 E-‐mail.: galarza.w@gmail.com E-‐mail.: carlosalbertosalvador@gmail.com Fernando Dorregaray Segura Leonardo Chévez Abanto E-‐mail.: fdorregarays@gmail.com Tel.: 997-‐381737 Pedro Zanabria Pacheco E-‐mail.: leo.if864@gmail.com Tel.: 974372496 E-‐mail.: pzanabria@terra.com Eduardo Ramos Marbnez Tel.: 961-‐032984 César Rivasplata E-‐mail.: e.j.ramos88@gmail.com Tel.: 952-‐674744 E-‐mail.: cesarrivasplata@yahoo.com Juan Nahvidad Alvarado Tel.: 975-‐296299 José Manuel Delgado E-‐mail.: jjnahvidada@uni.pe Tel.: (076) 363911 E-‐mail.: jmdelgado28@hotmail.com Daniel Ocupa Florián Tel.: 956-‐572607 E-‐mail.: docupaf@gmail.com
Centro de Energías Renovables y Uso Racional de la Energía
José Solis E-‐mail.: jsolis@uni.edu.pe Alcides López E-‐mail.: alopez@ipen.gob.pe Abel Gutarra Espinoza Tel.: 987-‐957517 E-‐mail.: agutarra@uni.edu.pe Andrea Vásquez Tel.: 999-‐430551 E-‐mail.: andreavc2012@gmail.com Carlos Paucarchuco Muzurrieta Tel.: 988-‐092417 E-‐mail.: cpaucarchuco@uni.edu.pe
25
Centro de Energías Renovables y Uso Racional de la Energía Av. Túpac Amaru 210 Rímac. Pabellón Central. Oficina B1-‐260. Tel.: 382 -‐ 1058; 481 – 1070 anexo 591 Página Web.: hgp://cer.uni.edu.pe E-‐mail.: cer@uni.edu.pe