SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

Https://lagusanitamtsistemas.wordpress.com/fuentes-de-energia/

Elaborado por:

Jorge Marulanda

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Contenido I.

INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 3

II.

ANTECEDENTES ....................................................................................................................... 6

2.1.

2.1.1.

2.1.2.

LA MATRIZ ENERGÉTICA EN HONDURAS ....................................................................................... 6 SUBSECTOR ELECTRICIDAD ................................................................................................... 11 DIAGNÓSTICO E INICIATIVAS EN EL USO RACIONAL DE LA ENERGÍA ......................................... 14 2.1.2.1. En el sector residencial ............................................................................................... 15 2.1.2.2. En el sector industrial. ................................................................................................ 17 2.1.2.3. En el sector comercial. ................................................................................................ 18 2.1.3.

INICIATIVAS EN EL USO RACIONAL DE LA ENERGÍA .................................................................. 19 2.1.3.1. Ley de Promoción del Uso Racional de la Energía .................................................. 19 2.1.3.2. Normalización en eficiencia energética .................................................................... 19

2.1.3.3.

2.1.3.4.

2.1.3.5.

III.

Proyecto generación autónoma y uso racional de la energía eléctrica (GAUREE) 20

Programa de eficiencia energética en los sectores industrial y comercial (PESIC) 21

Auditorías energéticas en el sector Gubernamental ............................................... 21

LA ARQUITECTURA ECO-ENERGÉTICA ....................................................................... 22

3.1. PROPUESTAS DE DISEÑO PARA TIPOLOGÍA BÁSICA DE VIVIENDAS ECOENERGÉTICA O BIOCLIMÁTICA. .................................................................................................. 23 3.1.1.

MATRIZ DE LA ADMINISTRACION DE LA ENERGIA ............................................... 27 3.2.

ADMINISTRACION DE LA ENERGIA .................................................................................... 30

VI. SISTEMAS PARA GENERACION DE ENERGIA .................................................................. 32 4.1.

4.2.

4.2.1.

LA ENERGIA ........................................................................................................................... 32 FUENTES DE ENERGÍA ......................................................................................................... 34 USO ENERGÉTICO DE LA LEÑA ..................................................................................... 36 4.2.1.1. ECOFOGONES .............................................................................................................. 38 4.2.1.2. LA ESTUFA ECO JUSTA ............................................................................................... 40 4.2.2.

POTENCIAL GEOTÉRMICO .............................................................................................. 47 4.2.3. POTENCIAL BIOMÁSICO Y DE BIOCOMBUSTIBLES............................................................ 57 4.2.3.1. POTENCIAL ENERGÉTICO A PARTIR DE LA CAÑA DE AZÚCAR ................................ 57 4.2.3.2. POTENCIAL ENERGÉTICO DE LOS RESIDUOS DE PALMA AFRICANA ...................... 77 4.2.3.3. POTENCIAL ENERGÉTICO DE LOS RESIDUOS FORESTALES .................................... 92 4.2.3.3.1. LOS PELLETS ................................................................................................................. 97 4.2.3.3.2. BIOMASA RESIDUAL .................................................................................................. 106 4.2.3.3.3. AGRICULTURA TRADICIONAL .................................................................................. 113 4.2.4.

POTENCIAL ENERGÉTICO DEL CAFÉ ........................................................................... 121 4.2.5.

BIOGÁS A PARTIR DE DESECHOS ANIMALES ............................................................. 136 4.2.6.

CAPTACION Y ALMACENAMIENTO DE AGUAS LLUVIAS ............................................ 167 4.2.7.

PEQUEÑAS EOLICAS ................................................................................................. 211 ¿CÓMO FUNCIONA LA ENERGÍA EÓLICA? ................................................................................ 211 ¿SE PUEDE PONER ENERGÍA EÓLICA EN CASA? ................................................................. 216 4.2.8.

4.2.8.1.

4.2.8.2.

4.2.8.3.

ENERGIA SOLAR ......................................................................................................... 227 ¿CÓMO SE PRODUCE LA ENERGÍA SOLAR? ............................................................................. 229 ¿PARA QUÉ SIRVE LA ENERGÍA SOLAR? ................................................................................. 231 ¿QUÉ BENEFICIOS TIENE LA ENERGÍA SOLAR?....................................................................... 233 Resumen de beneficios de la energía solar .............................................................................. 234 4.2.9.

LA ENERGÍA UNDIMOTRIZ, U MAREOMOTRIZ, .............................................. 235

1

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

4.2.9.1. ENERGÍA DE LAS OLAS ............................................................................................................. 235 4.2.9.2. CARACTERÍSTICAS ENERGÍA UNDIMOTRIZ ............................................................................... 235 4.2.9.3. USOS DE LA ENERGÍA UNDIMOTRIZ .......................................................................................... 235 4.2.9.4. CÓMO FUNCIONA LA ENERGÍA UNDIMOTRIZ ............................................................................. 236 4.2.9.5. TIPOS DE ENERGÍA UNDIMOTRIZ.............................................................................................. 236 4.2.9.6. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA ENERGÍA UNDIMOTRIZ ........................................................... 239 4.2.10. ENEGIA HIDRAULICA (MICRO-ELECTRICAS) .................................................. 240 4.2.10.1. ¿QUÉ ES LA ENERGÍA HIDRÁULICA Y CÓMO SE GENERA? ........................... 240 4.2.10.2. ¿QUÉ ES EL POTENCIAL HIDROLÓGICO Y CÓMO SE CALCULA? .................. 242

4.2.10.3. ¿QUÉ ES UN AFORO Y CÓMO SE USAN PARA CALCULAR EL POTENCIAL HIDROLÓGICO? ............................................................................................................................ 242 4.2.10.4.

MÉTODO VOLUMÉTRICO PARA MEDICIÓN DE CAUDALES PEQUEÑOS ....... 242 4.2.10.5.

MÉTODO DE VELOCIDAD POR ÁREA CONOCIDA ............................................ 243 4.2.10.6. ¿QUÉ ES LA ALTURA NETA?................................................................................ 245

4.2.11.

LA ENERGÍA HIDRÁULICA Y MICRO-HIDRÁULICA COMO ALTERNATIVA 247

BIBLIOGRAFIA.............................................................................................................................. 249 REFERENCIAS ..................................................................................................................................... 250

2

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

I.

JORGE MARULANDA

INTRODUCCIÓN

A lo largo de los dos decenios entre 1950 y 1970, el consumo total de energía en el mundo aumentó a un ritmo del 5,2% en general y del 3,3% per cápita, triplicándose casi desde un total de 2. 600 millones de toneladas equivalentes de carbón (T.E.C.) en 1950 a unos 7 200 millones de T.E.C. en 1970. Durante los treinta próximos años, la reducción del ritmo de crecimiento energético en los países industriales se cree que quedará sustancialmente compensada por su probable aceleración en los países en desarrollo, de modo que el ritmo mundial general y per cápita es posible que sólo disminuya en términos insignificantes. Según cálculos basados en la correlación del consumo de energía con aumentos per cápita relativamente modestos en la producción nacional bruta, indica que la demanda de energía puede cuadruplicarse de aquí al año 2000, alcanzando entonces un total de 29 000 millones de T.E.C1 El párrafo anterior hace referencia a procesamiento de datos y previsiones definidos a mediados de los años 70, aun hoy en día, los primeros 20 años del siglo XXI, El crecimiento de las energías limpias es imparable, como queda reflejado en las estadísticas aportadas en 2015 por la Agencia Internacional de la Energía (AIE): representan cerca de la mitad de la nueva capacidad de generación eléctrica instalada en 2014, toda vez que se han constituido en la segunda fuente global de electricidad, sólo superada por el carbón. De acuerdo con la AIE, la demanda mundial de electricidad aumentará un 70% hasta 2040,-elevando su participación en el uso de energía final del 18% al 24% en el mismo periodo- espoleada principalmente por regiones emergentes (India, China, África, Oriente Medio y el sureste asiático).

El desarrollo de las energías limpias es imprescindible para combatir el cambio climático y limitar sus efectos más devastadores. El 2014 fue el año más cálido desde que existen registros. La Tierra ha sufrido un calentamiento de 0,85ºC de media desde finales del siglo XIX, apunta National Geographic en su número especial del Cambio Climático de noviembre de 2015. En paralelo, unos 1.100 millones de habitantes, el 17% de la población mundial, no disponen de acceso a la electricidad. Igualmente, 2.700

1

La Energía en el mundo, Por Rurik Krymm

3

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

millones de personas –el 38% de la población global- utilizan biomasa tradicional para cocinar, calentarse o iluminar sus viviendas con grave riesgo para su salud.

Por eso, uno de los objetivos establecidos por Naciones Unidas es lograr el acceso universal a la electricidad en 2030, una ambiciosa meta si se considera que, según las estimaciones de la AIE, todavía habrá en esa fecha 800 millones de personas sin acceso al suministro eléctrico, de seguir la tendencia actual2.

La posibilidad de acceder a los sistemas de generación de energía limpia y renovable radica en el aprovechamiento de energías, como la solar, eólico, geotérmico y biomasa.

Los municipios y pequeños poblados ofrecen un espacio apto para la captación de los rayos solares, y en algunas zonas, con generación de vientos adecuados para la energía eólica. Otra alternativa la ofrece, la energía de biomasa, compuesta por residuos orgánicos. Estas energías alternativas tienen la capacidad de no contaminar el medio ambiente y no afectan por lo tanto a la sociedad.

El uso de los combustibles fósiles puede llegar a sufrir un agotamiento, además que posiblemente amenacen con provocar una catástrofe ecológica, igualmente el uso de la tecnología nuclear en muy costosa y peligrosa. Por lo tanto, las posibles alternativas que pueden ser usadas para la generación de energía, son las conocidas como energías alternativas o energías renovables. Las cuales son fuentes de obtención de energías sin destrucción del medio ambiente, renovables, que han sido investigadas y desarrolladas con algunas intensidades en las últimas décadas.

Algunas de ellas son, la energía Eólica: producida por el movimiento del viento. La energía Solar: que utiliza la radiación solar. La energía Geotérmica: hace uso del agua que

surge

bajo presión desde

el

subsuelo.

La

Biomasa:

Utiliza

la

descomposición de residuos orgánicos. Entre otras

2

https://www.acciona.com/es/energias-renovables/

4

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

El presente trabajo - de carácter y apoyo académico - tomando como documento base el de “Síntesis de alternativas y estrategias Eco – energéticas para lograr objetivos productivos haciendo uso eficiente de la energía”. Elaborado por el Ing. Gerardo a. Salgado, de la Dirección de Planificación y Desarrollo de la Empresa Nacional de energía eléctrica, de Honduras (ENEE); y el Arq. Norman Zúñiga, como consultor.

Tiene como finalidad, dar a conocer las diferentes alternativas con las que se puede contar para la generación de energías limpias y renovables, y el manejo adecuado de los elementos indispensables para la vida, que la naturaleza nos provee (Sol, viento, Residuos orgánicos y Agua); según la ubicación y las condiciones más apropiadas del lugar para su adecuado aprovechamiento. Así como conocer el grado de desarrollo de las energías alternativas a nivel mundial, regional y nacional; Registrar los emprendimientos a cargo del estado y del sector privado. Definir las ventajas de las energías limpias para el adecuado desarrollo sostenible de las comunidades, y la protección del medio ambiente.

5

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

II.

ANTECEDENTES

2.1.

La Matriz Energética en Honduras3

JORGE MARULANDA

Honduras se encuentra geográficamente ubicada en el centro de Centroamérica, limítrofe con el mar Caribe, entre Guatemala y Nicaragua, y el Océano Pacifico, entre El Salvador y Nicaragua, con una población aproximada de 8 millones de habitantes al 2010 y una tasa de crecimiento poblacional de 2%, el país posee un PIB per cápita de USD 4,200 (2010), siendo el segundo país más pobre de Centroamérica y el tercero más pobre de América Latina, después de Guyana y Nicaragua (CEPR, 2009), sin considerar en esta clasificación a Haití.

Mapa Ubicación de Honduras.

Fuente: https://www.google.com/maps/@14.4826728,-83.4593217,6.25z

A pesar de su situación económica, Honduras cuenta con suficientes recursos naturales para autoabastecerse de energía, ya sea por el uso de sus recursos hídricos, cuyo potencial teórico se estima en 5,000 MW, o por el posible uso de su potencial de energía solar, el cual es significativo debido a su ubicación geográfica, entre otras fuentes de energía. Otra posibilidad de abastecimiento energético es mediante el mercado eléctrico

3

“Síntesis de alternativas y estrategias Eco – energéticas para lograr objetivos productivos haciendo uso eficiente de la energía”. Ing. Gerardo a. Salgado Dirección de planificación y desarrollo; Arq. Norman Zúñiga, consultor.

6

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

centroamericano, a través del Sistema de Interconexión Eléctrica de los Países de América Central (SIEPAC), en el cual los cinco países de Centroamérica se interconectan entre sí mediante una extensión de 1,800 km de línea a 230 kV y con el cual cada país se aprovecha de las ventajas energéticas tanto de los países de la región centroamericana como de México.

Los efectos de la crisis económica mundial del 2009 frenaron el crecimiento de la demanda de electricidad. La demanda máxima en el sector eléctrico hondureño registrada para el 2008 fue de 1,205 MW y para noviembre de 2009 aún no se había superado esta cifra, a pesar de haber mantenido un crecimiento de 6-8% en años anteriores. Ya para el 2010 la demanda tuvo un pico máximo de 1,245 MW. A este escenario hay que agregar la crisis política que experimentó el país en junio de 2009, crisis que al principio detuvo las inversiones y que ya al 2011 se está empezando a superar. Está claro que ambas crisis, tanto la económica mundial como la política nacional, tendrán que solucionarse con el tiempo, pero no sin antes dejar una huella imborrable en la sociedad y economía hondureña.

En relación con los temas específicos del sector energético, Honduras es un país cuya matriz energética está formada casi exclusivamente por el consumo de combustibles fósiles y el uso de biomasa. La primera cifra que sobresale es el 42.8 % (2009) de participación de la leña en la matriz energética nacional, valor que sigue siendo ante el paso de los años un porcentaje casi constante en el Balance Energético Nacional, y si se enfoca en el consumo residencial, el valor llega a representar el 87.5 % de la fuente primaria de energía en los hogares, y si a esto se agrega el hecho de una creciente participación de Diésel y bunker en la generación de electricidad durante los últimos 16 años, se tienen los principales rasgos de la matriz energética hondureña (Ver Fig. 1).

Siendo un país netamente importador de petróleo, el cual se importa principalmente de EUA, Ecuador y Venezuela, la alta dependencia del petróleo es evidente, con una gran parte de la factura petrolera debida al consumo en el transporte y a la generación de electricidad, ya que para el 2008 el 62 % de la energía generada fue a base de combustibles fósiles. Del 2007 al 2008 la factura petrolera pasó de USD 1,303 a USD 1,945 millones, respectivamente, con una tendencia al alza.

7

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Fig.1. Consumo final de la energía en Honduras (DGE, 2009)

En relación con el subsector electricidad, la empresa operadora estatal, ENEE, se mantiene en permanente déficit, el cual no ha podido superar por varios años. Esta situación es debida principalmente a los altos costos de la generación basada en combustibles fósiles, costos que ha tenido que absorber durante largo tiempo. Por otro lado, la estructura organizacional de la empresa se ha quedado obsoleta y urge de un cambio que permita transformar su administración más ágil y orientada a actividades técnicas.

Para el año 2006 las pérdidas técnicas y no técnicas estaban por el orden del 25%, el valor más alto en la última década. Actualmente dichas pérdidas siguen por encima del 20%. Del lado de las energías renovables se han dado algunos pasos que avizoran una mayor participación de estas tecnologías en la futura matriz de generación. La próxima puesta en marcha del proyecto eólico más grande de Centroamérica, con una capacidad de 102 MW, y una inversión aproximada de USD 250 millones, es prácticamente un hecho (Mesoamérica, 2011). En (Pampagrass, 2009) se presenta un análisis del mercado de energía renovable en Honduras. Asimismo, en (CEPAL, 2009) es mostrado un análisis de los posibles escenarios para el desarrollo de proyectos con energía renovable en Centro América.

En lo relativo a la utilización de la biomasa, el sector azucarero cuenta con una autonomía de generación de vapor y electricidad, y se considera un sector bien organizado, con un potencial de generación de 163 MW para autoabastecerse y con un excedente para

8

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

exportar a la red de hasta 42 MW. En el caso de la palma africana, se está aprovechando un potencial de 62 MW directamente con el desperdicio orgánico y 9.5 MW con la captura de metano (Flores, W. et al, 2011). En el área de hidrocarburos, ya se han iniciado estudios de exploración petrolera en la zona costa afuera oriental del país, los cuales en el corto plazo podrán indicar con mayor certeza el potencial petrolero nacional.

Habitantes del sur son abastecidos con energía del bagazo de caña Fuente: (htt2)http://www.elheraldo.hn/regionales/612467-218/habitantes-del-sur-sonabastecidos-con-energia-del-bagazo-de-cana

En lo referente a la comercialización de los combustibles, existe suficiente capacidad instalada de almacenamiento por parte de la industria petrolera, con un poco más de 3 millones de barriles, se cuenta además con una cantidad suficiente de unidades de transporte de combustible y existe mercado para la introducción de más gasolineras.

Por otro lado, en el sector transporte la flota vehicular es antigua, con un promedio de 15 a 20 años, por lo que se infiere que el consumo de combustible por parte de este sector es ineficiente. El uso de combustibles alternos de origen nacional se ha estancado, la sustitución de biodiesel y etanol en el transporte terrestre local es prácticamente inexistente. Las plantas de extracción de aceite de palma, que antes producían biodiesel para uso en el transporte local, lo han dejado de hacer por razones de precio y carencia de incentivos. Asimismo, el caos vehicular se ha ido intensificando especialmente en las dos ciudades más importantes (Tegucigalpa y San Pedro Sula), lo cual evidencia la falta de planificación vial y lo precario del mantenimiento de la red existente.

9

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Por último, pero no menos importante, en el tema de eficiencia energética se han dado algunos pasos significativos. Uno de ellos fue la sustitución de un poco más de 4 millones de lámparas incandescentes por lámparas fluorescentes compactas en el sector residencial durante el año 2009, lo cual representó una disminución de la demanda en el pico de la tarde de 53 MW en el periodo 2008-2009 (AETS, BCEOM, EDE Ingenieros, 2009). Además, se cuenta ya con un proyecto de ley para el Uso Racional de la Energía y las iniciativas privadas en materia de proyectos de eficiencia energética se han ido incrementando debidas naturalmente al alto costo de la energía, el cual se ajusta periódicamente en relación con el precio del petróleo en el mercado internacional.

Con el objetivo de que los hondureños se sientan más seguros en sus colonias y barrios, el gobierno lanzó en 2015 el programa Honduras Brilla.

Este exitoso programa presidencial consiste en reemplazar las luminarias obsoletas por lámparas led que garantizan una mejor iluminación, principalmente en los barrios y colonias más conflictivas del país.

Fuente: (htt3)http://www.latribuna.hn/2018/02/27/honduras-brilla-rayo-luz-miles-catrachos/

Observando todo el contexto anterior, se infiere la necesidad de una política energética sustentable de largo plazo, que oriente al Estado y al sector privado en lo concerniente a las diversas inversiones necesarias para desarrollar el sector energético nacional.

Considerando que dentro de las políticas públicas necesarias para el desarrollo del país, la formulación de una política energética se ha convertido en una necesidad, dada la crisis energética global, la alta dependencia de los combustibles fósiles, la situación de crecimiento poblacional y en vista de la importancia de la energía como elemento determinante de la calidad de vida de la población, como insumo imprescindible y difundido sobre todo el aparato productivo, como destino de una considerable magnitud de las inversiones requeridas por el sistema de abastecimiento y atendiendo a la fuerte interacción con el medio ambiente, tanto por el uso intensivo de recursos naturales como por los impactos derivados de la producción, transporte y utilización, la política

10

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

energética desempeña un rol de especial significación dentro de las políticas de desarrollo de cualquier nación (CEPAL, OLADE, GTZ, 2003) 2.1.1. Subsector Electricidad El subsector electricidad en Honduras principalmente es manejado por dos entes estatales: la Comisión Nacional de Energía, CNE, y la Empresa Nacional de Energía Eléctrica, ENEE. La CNE es el ente regulador y la ENEE es la empresa responsable por la operación del sistema de potencia del país.

En 1994, y en vista de la crisis experimentada en el subsector durante ese periodo, en la cual se experimentaron apagones de hasta 12 horas en muchas zonas urbanas del país, se aprueba la Ley Marco del Subsector Eléctrico, la cual define la estructura institucional de la industria de la energía eléctrica en el país (ENEE, 2011c). Dicha ley promueve la competencia en el mercado mayorista de energía mediante la separación de la generación, la transmisión/despacho y la distribución, y la libertad de entrada a todas las actividades del subsector; así como transacciones de energía en un mercado mayorista.

A pesar de ello, en la actualidad la implementación del nuevo modelo introducido por la ley no ha sido del todo implementado, sino de manera parcial, y ha tenido un éxito limitado en resolver los problemas que habían motivado la reforma. Las redes de distribución no fueron desreguladas como lo establece la ley, dejando a la ENEE como una empresa verticalmente integrada, único distribuidor servido por la red de transmisión y en control del despacho de todas las instalaciones de generación, ya sea como propietario o a través de los respectivos Acuerdos de Compra de Energía (PPAs, por sus siglas en inglés). Es valioso mencionar que, si bien los PPAs proporcionan una manera rápida para resolver la insuficiente disponibilidad de electricidad, estos contratos también incrementan la carga financiera de la empresa de electricidad (IDB, 2003), y este es el caso de la ENEE como veremos a continuación.

La ENEE ha venido incurriendo en pérdidas financieras de aproximadamente USD 103.6 millones anuales, equivalentes casi al 2 por ciento del PIB (ESMAP, 2010). Su flujo de

11

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

caja ha sido negativo y ha tenido que posponer inversiones necesarias en distribución y transmisión.

Otro elemento importante es la cobertura de servicio de energía eléctrica, que en Honduras alcanza el 77%, siendo esta la segunda más baja en Centroamérica, después de Nicaragua, tal como lo muestra la tabla 1. Aunque datos recientes muestran una cobertura de electricidad de 81.27% a diciembre de 2010 (ENEE, 2011a).

El ingeniero, Raúl Díaz, de la ENEE, dijo este día que por orden del presidente JOH se van a iluminar las 20 colonias más conflictivas de Tegucigalpa y SPS respectivamente.

Fuente: (htt4)http://ultimahora.hn/content/johordena-la-enee-iluminar-20-colonias-dealta-peligrosidad-en-sps-y-la-capital

Cobertura de electricidad en los países de Centroamérica (CEPAL, 2008a) País

Cobertura (%)

Costa Rica

98.8

El Salvador

85.8

Guatemala

83.8

Honduras

77.0

Nicaragua

64.5

Fuente: Sector Energético de Honduras: Diagnóstico y política energética, Wilfredo C. Flores

Con una capacidad instalada de generación de 1,606 MW (2009), Honduras se apoya en un sistema eléctrico de potencia basado en generación termoeléctrica (que aporta casi dos tercios de la capacidad instalada total), por lo que es muy vulnerable a la volatilidad del precio internacional del petróleo (ENEE, 2011b). Los planes de expansión incluyen la adición de 2,095 MW de capacidad neta de generación durante el período 2008- 2022.

Un análisis completo del subsector electricidad de Honduras es mostrado en (ESMAP, 2010).

12

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Por otro lado, es valioso mencionar que, en Centroamérica, Honduras es el país que genera la mayor cantidad de Gases Efecto Invernadero, GEI, producto del subsector electricidad y resultado del uso intensivo de plantas termoeléctricas, con casi 2.6 Millones de Toneladas de GEI, aproximadamente (ver Fig.3).

En (CEPAL, 2010), se muestra que de las plantas termoeléctricas que en conjunto contribuyeron en 2008 al 90% de la energía generada por plantas térmicas en el Istmo Centroamericano, una de las cuatro plantas más contaminantes es LUFUSSA, con sus tres centrales ubicadas en el sur de Honduras.

La planta Pavana II consta de 8 motores marca Wartsila modelo W38. #Lufussa #Pavana #Honduras #Energia Fuente: (htt5)https://twitter.com/LufussaHN/status/819659041106432000

En la actualidad, uno de los principales desafíos de la ENEE es su inminente y pronta inclusión en el Mercado Eléctrico Regional, mediante la interconexión eléctrica Centroamericana, ya que la empresa aún no cuenta con la plataforma tecnológica necesaria para hacerle frente a transacciones de energía en tiempo real, p.e. Estimador de estado, etc. Por otro lado, la CNE necesita de fortalecimiento institucional que le permita cumplir a cabalidad con su rol de regulador independiente del subsector eléctrico.

Finalmente, aunque se ha avanzado, Honduras todavía está rezagada en comparación con los otros países de la región, en términos de diseñar e implementar programas de eficiencia energética. Una revisión resumida de las iniciativas en el uso racional de la energía en el país se presenta a continuación.

13

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Emisiones de gases efecto invernadero debidas al subsector electricidad en Centroamérica. En toneladas. CR: Costa Rica, ES: El Salvador, GU: Guatemala, HN: Honduras, NI: Nicaragua.

(CEPAL, 2010) Fuente: Sector Energético de Honduras: Diagnóstico y política energética, Wilfredo C. Flores

2.1.2. Diagnóstico e iniciativas en el uso racional de la energía Honduras posee la segunda mayor intensidad energética en América Central (0.47), después de Nicaragua, como se muestra en la Fig. 3 (IEA, 2009, Flores, W. et al, 2010), lo cual permite inferir que no se está haciendo un eficiente uso de la energía en el país.

En la industria existe la posibilidad de lograr un impacto significativo en la intensidad energética a través de la aplicación de programas de eficiencia energética.

Intensidad energética de los países de Centroamérica (IEA, 2009) Fuente: Sector Energético de Honduras: Diagnóstico y política energética, Wilfredo C. Flores

Reducciones de alrededor del 20% se podrían lograr, considerando las condiciones generales que se han observado en la mayoría de los países de América Latina (CEPAL, SICA, 2007).

14

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Con la finalidad de tener un panorama más amplio del consumo de electricidad en el país, a continuación, se muestra la caracterización de la demanda en los sectores residencial, industrial y comercial.

2.1.2.1.

En el sector residencial

La leña constituye el principal energético tradicional, ya que permite satisfacer el 87.5% de las necesidades energéticas de las familias (ver Fig. 4).

Es bien sabido que el consumo de leña se caracteriza por su gran volumen y muy baja eficiencia, la cual llega en promedio a menos del 10% en la mayor parte del uso doméstico, es por ello por lo que se propone la reducción paulatina en su consumo hasta el año 2030, tal como mostrará más adelante en el desarrollo de la política energética de Honduras.

Fig. 4. Origen de la energía doméstica (Flores, W. et al, 2010)

Impulsan programa regional Uso Racional y Sostenible de Leña.

Fuente: (htt6)http://lanoticia.hn/economia/nacional/impulsan-programa-regional-uso-racional-ysostenible-de-lena/

15

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

En la siguiente figura, se muestra la caracterización de la demanda de electricidad para el sector residencial en la zona central del país (zona urbana de alta densidad demográfica). De esta figura se desprende que una campaña de sustitución y mejoras en la eficiencia de cocinas (estufas eléctricas), refrigeradores, bombillos incandescentes y duchas o calentadores de agua, surtirá un efecto significativo en la reducción de la demanda en el sector residencial, el cual representa el más alto consumidor de electricidad en el país, con un 33% del consumo total, y cuyo número de usuarios representa el 91% del total de clientes de la ENEE (ENEE, 2011a).

Caracterización de la demanda de electricidad en el sector residencial

(Flores, W. et al, 2010)

Electrodomésticos más usados.

Fuente: (htt7) https://www.beqbe.com/-5-trucos-para-ahorrar-en-invierno

16

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

 Plancha eléctrica 2.99%  Bomba de agua 1.77%  Televisor- Equipos audiovisuales 6.84%  Ventilador- Aire acondicionado 1.43%  Calentador de agua – Ducha 15.88%  Lavadora/secadora 2.08%  Refrigerador 22.65%  Iluminación 17.17%  Cocina 29.19% 2.1.2.2.

En el sector industrial.

Casi el 80% de la energía eléctrica que se utiliza tiene como uso final la fuerza motriz, Por lo tanto, para lograr un efecto significativo en la reducción de la demanda del sector industrial, será necesario implementar campañas de sustitución y mejora de la eficiencia en los motores que se usan en este sector de consumo.  Cocina 0.13%  Otros 0.52%  Equipos de oficina 0.64%  Aire comprimido 4.02%  Refrigeración industrial 5.87%  Accionamientos, maquinaria diversa, bombeo, etc 79.59%  Climatizaciones locales 4.37%  Iluminación 4.85%

En Honduras se paga un promedio de 20.31 centavos de dólar por kilovatio/hora en el sector industria.

Fuente: (htt8)http://www.latribuna.hn/2014/06/18/industriales-en-alerta-por-las-tarifas-de-luz/

17

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Caracterización de la demanda de electricidad en el sector industrial (Flores, W. et al, 2010)

2.1.2.3.

En el sector comercial.

La climatización representa el 23.04% del consumo total, seguido por los motores con un 22.91%, quedando la iluminación con un 21.08% y el restante 32.97% en otros tipos menores. De esta manera, una campaña de sustitución y mejora de la eficiencia en la climatización de locales, motores e iluminación podrá surtir un efecto beneficioso en la reducción de la demanda en este sector de consumo.  Otros 4.68%  Accionamientos, maquinaria diversa, bombeo, etc 22.91%  Equipos de oficina 7.78%  Cocina 4.21%  Agua caliente sanitaria 2.98%  Climatizaciones locales 23.04%  Refrigeración industrial 0.61%  Habitaciones12.70%  Iluminación 21.08%

18

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Caracterización de la demanda de electricidad en el sector comercial (Flores, W. et al, 2010)

2.1.3. Iniciativas en el uso racional de la energía

2.1.3.1.

Ley de Promoción del Uso Racional de la Energía

El objetivo de la ley es promover la adopción de medidas que den como resultado el uso racional de la energía en los hogares y en las distintas actividades económicas presentes en el país.

Para los efectos de la ley, se entiende por uso racional aquél que asegure el ahorro y la eficiencia tanto en los usos finales como en los procesos de conducción y de transformación de la energía, así como la utilización de fuentes de energía no tradicionales actualmente desaprovechadas, tales como la energía geotérmica, solar, eólica, mareomotriz, y del aprovechamiento del potencial hidroeléctrico del país, del cual hasta la fecha sólo se aprovecha el 10%. La ley se encuentra en etapa de revisión y posterior envío al Congreso Nacional para su discusión y aprobación.

2.1.3.2.

Normalización en eficiencia energética

El Consejo Hondureño de Ciencia y Tecnología, COHCIT, a través del Organismo Hondureño de Normalización, OHN, es el organismo encargado de coordinar a los diferentes sectores del país para desarrollar normas. Actualmente ya realizó la publicación de las normas de eficiencia energética de lámparas fluorescentes compactas (LFC) y dispositivos acondicionadores de aire.

19

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Estas normas especifican los requisitos de eficiencia energética de las LFC incluyendo los balastos con que estas operan, la metodología para su clasificación, sus métodos de ensayo y las características de la etiqueta de eficiencia energética. Las normas son voluntarias y Honduras todavía tendrá que fortalecer la verificación de la conformidad para tener normas obligatorias.

2.1.3.3.

Proyecto generación autónoma y uso racional de la energía eléctrica (GAUREE)

Es un proyecto que con el apoyo de la Unión Europea actualmente está en su segunda etapa y cuyo objetivo general consiste en la puesta en práctica de soluciones concretas para fomentar la utilización y desarrollo de energías renovables ligadas a la generación de energía eléctrica, la realización de acciones para mejorar la curva de demanda, promover el uso eficiente de la energía eléctrica y ejecutar acciones que contribuyan a reducir las pérdidas técnicas y no técnicas en los sistemas de distribución de la ENEE. Las áreas generales de intervención del proyecto son las siguientes: 

Electrificación en el área rural basada en energías renovables.



Proyectos hidráulicos de demostración que conlleven el uso múltiple del agua.



Reducción de pérdidas en los sistemas de distribución eléctrica.



Mejora de la curva de demanda.

GAUREE ha realizado diferentes estudios y en su primera etapa, en los años 1997 y 1998, elaboró un programa de más de 300 auditorías energéticas que arrojaron los primeros resultados en el país sobre los potenciales de ahorro debido a la implementación de medidas de eficiencia energética. También, ha logrado caracterizar la curva de la demanda de electricidad en las principales ciudades del país, ha presentado un estudio sobre el impacto de la implementación de la tarifa multi horaria en dicha curva y actualmente está implementando proyectos de generación de energía a base de recursos renovables.

20

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

2.1.3.4.

JORGE MARULANDA

Programa de eficiencia energética en los sectores industrial y comercial (PESIC)

El PESIC es un proyecto que aboga por la adopción de políticas, desarrollo de capacidades de actores del sector público y privado, y la implementación de prácticas de eficiencia energética por el sector privado.

2.1.3.5.

Auditorías energéticas en el sector Gubernamental

En la actualidad, el Gobierno está en proceso de realización de auditorías energéticas en los distintos edificios que ocupa el sector gubernamental. Con los resultados de estas auditorías y mediante el cambio de equipos ineficientes, se espera reducir a corto plazo el consumo en este sector.

Fuente: (htt9)https://www.laprensa.hn/honduras/apertura/735979-98/san-pedro-sulaconsume-hasta-mil-megas-de-energ%C3%ADa-en-horas-pico

21

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

III.

JORGE MARULANDA

LA ARQUITECTURA ECO-ENERGÉTICA4

La Arquitectura Eco-energética reflexiona sobre el impacto ambiental de todos los procesos implicados en una vivienda, desde los materiales de fabricación (obtención que no produzca desechos tóxicos y no consuma mucha energía), las técnicas de construcción (que supongan un mínimo deterioro ambiental), la ubicación de la vivienda y su impacto en el entorno, el consumo energético de la misma y su impacto, y el reciclado de los materiales cuando la casa ha cumplido su función. Es, por tanto, un término muy genérico dentro del cual se puede encuadrar la arquitectura bioclimática como medio para reducir el impacto del consumo energético de la vivienda.

La vivienda eco-energética cataloga una casa autosuficiente y hace referencia a las técnicas para lograr una cierta independencia de la vivienda respecto a las redes de suministro centralizadas (electricidad, gas, agua, e incluso alimentos), aprovechando los recursos del entorno inmediato agua de pozos, de arroyos o de lluvia, energía del sol o del viento, huertos, etc.). Por tanto, la arquitectura bioclimática deberá colaborar con la autosuficiencia en lo que se refiere al suministro de energía; inclusive hasta algún tipo de alimentos.

La vivienda eco-energética deberá Integrarse al ecosistema local: haciendo uso de los materiales y técnicas locales y aprovechando todas las condiciones favorables del clima y la geografía para lograr confort en forma natural. Ahorrando energía: haciendo uso de energías renovables, cuando sea necesario recurrir a las no renovables, en la forma que implique menos derroche.

La casa eco-energética deberá tener en cuenta la implementación de estrategias Ambientales y cumplir con estos cuatro ítems: 1. integración al ecosistema local, 2. ahorro y administración de energía, 3. reciclar los excedentes y

4

“Síntesis de alternativas y estrategias Eco – energéticas para lograr objetivos productivos haciendo uso eficiente de la energía”. Ing. Gerardo a. Salgado, Dirección de planificación y desarrollo, Arq. Norman Zúñiga, consultor.

22

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

4. energía incorporada a los materiales, que nos lleva a un enfoque ecológico profundo hacia la naturaleza.

Una vivienda ecológica es una vivienda en la que se intentan cerrar al máximo los ciclos de energía y materia. Es decir, reducir al máximo la entrada en el sistema (nuestra casa) de energía y materia provenientes del exterior, con lo que conseguiremos un importante ahorro económico, y en consecuencia directa un aumento de nuestra libertad e independencia con respecto a las grandes corporaciones energéticas y agroindustriales.

Fuente: (htt10)https://elproyectomatriz.wordpress.com/2009/05/07/vivienda-ecologica-vivienda-libre/

3.1. PROPUESTAS DE DISEÑO PARA TIPOLOGÍA BÁSICA DE VIVIENDAS ECOENERGÉTICA O BIOCLIMÁTICA. Los principales objetivos son: 1. Generar un documento o manual orientado a que la población pueda contar con un panorama general de las medidas en EE (Economía Energética), y de esta forma estimar los beneficios económicos a alcanzar; que conduce al ahorro de materias primas, agua y/o energía; a la eliminación de materias primas tóxicas y peligrosas; y a la reducción, en la fuente, de la cantidad y toxicidad de todas las emisiones y los desechos, durante el proceso de construcción y producción 2. Identificar las oportunidades de eficiencia energética que pueden ser aplicadas en la Mediana y Pequeña Empresa (MYPES).

Objetivos específicos:



Ofrecer a la comunidad versatilidad en la gama de medidas ahorrativas presentando oportunidades de nula, baja y alta inversión; facilitando de este modo la ejecución de ellas, y con esto reducir los consumos energéticos por unidad habitacional. A su vez, la replicación de estas medidas de EE (Economía

23

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Energética) en la mayoría de las viviendas, en materia de consumo energético para diversas comunidades en el interior del país.



La fase más eficaz y avanzada de desarrollo de las actividades y de sus modalidades de explotación, que demuestren la capacidad práctica de determinadas técnicas para constituir, en principio, la base de los valores límite de emisión destinados a evitar o, cuando ello no sea practicable, reducir en general las emisiones y el impacto en el conjunto del medio ambiente.



Uso de mecanismos utilizados en el proceso productivo, tales como la PML (Producción más Limpia) conducentes al ahorro de materias primas, agua y/o energía; a la eliminación de materias primas tóxicas y peligrosas.

En el Marco de la “XV Reunión Plena Tripartita de la Red de Institutos de Formación Profesional, de Centroamérica, Panamá y República Dominicana” se definió como prioridad la homologación de normas técnicas de competencia laboral el área de empleos verdes, entendiéndolos como aquellos que ayudan a reducir el consumo de energía, materias primas y agua, a descarbonizar la economía, a reducir las emisiones de gases efecto invernadero, a disminuir o evitar todas las formas de desechos y de contaminación, y a proteger y restablecer los ecosistemas y la biodiversidad.

Fuente: (htt11)http://www.empleocard.info/centro-dedocumentacion/modulo-de-produccion-mas-limpia1

La PML (Producción Más Limpia) busca reducir los impactos negativos de las viviendas y pequeñas empresas, sobre el ambiente, la salud y la seguridad, durante todo su ciclo de vida, desde la extracción de las materias primas, pasando por la transformación y uso, hasta la disposición final del producto.

En los servicios La PML implica incorporar el quehacer ambiental en el diseño y la prestación de servicios a largo plazo, la PML es la forma más rentable de aprovechar los procesos y de desarrollar y fabricar productos en el hogar, comunidad y/o empresa.

24

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

El costo de los desperdicios y de las emanaciones, además de los impactos negativos sobre la salud y sobre el medio ambiente, pueden evitarse desde el comienzo mediante la aplicación del concepto de producción más limpia.

Cuando una pequeña empresa y/o comunidad decide iniciar trabajos para implementar un programa integral de ahorro y uso eficiente de la energía, conviene bien analizar, como paso inicial, hasta qué punto tiene establecida una cultura de administración de la energía. El hecho de pedir que se comience a controlar el consumo de energía en una comunidad o pequeña empresa no es suficiente para motivar directamente a todos los responsables de la administración de la energía y/o a los usuarios finales. La mayoría de ellos anteponen otras acciones (como la supervivencia de la organización o su propio desarrollo profesional) al uso eficiente de la energía.

Para lograr una adecuada administración o eficiencia de la energía, el primer paso consiste en lograr que la comunidad en general y el personal de la empresa y/o vivienda, se involucre en los proyectos de uso eficiente de la energía y desarrolle las siguientes actividades: 1. Monitoreo y registro de los consumos 2. Establecimiento de metas de ahorro 3. Identificación y corrección de averías 4. Motivar al personal y comunidad, en el uso eficiente de la energía 5. Identificar y poner en marcha proyectos para el uso eficiente de la energía en la comunidad y las empresas Uno de los objetivos que se recomienda cumplir a la brevedad posible es lograr que la comunidad se involucre en los proyectos de uso eficiente de la energía y mantenga un compromiso hacia ellos. A fin de sensibilizar a los integrantes de una empresa y/o comunidad (y en especial a los directivos o corporación municipal) acerca de los beneficios que puede traer el uso eficiente de la energía, es necesario realizar un diagnóstico del estado actual de la gestión de la energía en la comunidad y pequeñas empresas.

25

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Para ello se deberá diseñar una guía de que le ayudará a definir dónde está la comunidad y empresas, en cuanto a administración y uso eficiente de la energía, y hacia dónde puede dirigirla. También ayudará a hacer una valoración formal de los aspectos clave en los diferentes tipos de organización.

Fuente: (htt12)https://amazonia.unad.edu.co/leticia/estudiantes/eventos-academicos-einstitucionales/472-ahorro-y-uso-eficiente-de-energia-electrica

Fuente: (htt13)http://www.revistavivienda.com.ar/actualidad/gacetillas/consejos-basicos-paraun-uso-racional-y-eficiente-de-la-energia Ejemplos de campañas de ahorro de energía

26

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

La principal herramienta de la guía es la Matriz de la administración de la energía, en la cual se pueden ubicar los diferentes niveles por las que irá transitando la gestión de la energía en la comunidad y las empresas.

3.1.1. MATRIZ DE LA ADMINISTRACION DE LA ENERGIA5 OBJETIVOS 1. Ayudar a identificar y describir los aspectos relevantes de la administración de la energía en la vivienda, empresa y/o Comunidad.

2. Mostrar formas alternas de administrar la energía en la vivienda, empresa y/o comunidad 3. Proporcionar un esquema de auto evaluación por niveles, para la adecuada administración de la energía Matriz de la Administración de la Energía NIVEL

CARACTERISTICAS

FORTALEZAS

DEBILIDADES

0

No existe administración de la energía en la comunidad o empresa ni políticas energéticas, nadie tiene la responsabilidad de su uso eficiente; no se lleva un registro del consumo de energía ni programas de concientización dirigidas a los usuarios de esta.

Ninguna

Pérdida de oportunidades de ahorro de energía.

1

Aun cuando no existen políticas energéticas, la empresa o comunidad cuenta con conocedores del tema, sin embargo, la información sólo se usa en el área a su cargo. El especialista en energía da a conocer los problemas, a través de canales informales, a los responsables del consumo de energía y trata de promover el uso eficiente de la energía.

Se cuenta con especialistas que reconocen la importancia del ahorro de energía.

La administración de la energía se basa en relaciones informales entre los usuarios, con poco nulo apoyo corporativo y, por ende, económico.

2

La corporación municipal comprende la importancia de la administración de la energía, pero en la práctica hay poco compromiso con el manejo de esta.

Existe un equipo de trabajo cuyos objetivos cubren los aspectos de la administración de la energía.

Sigue sin existir suficiente apoyo por parte de la empresa o de la comunidad o de la corporación. Los proyectos de ahorro se consideran de forma

5

“Síntesis de alternativas y estrategias Eco – energéticas para lograr objetivos productivos haciendo uso eficiente de la energía”. Ing. Gerardo a. Salgado, Dirección de planificación y desarrollo, Arq. Norman Zúñiga, consultor.

27

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

3

La corporación municipal o alcalde da más importancia a la administración de las áreas.

4

Existe una clara delegación de responsabilidades en el consumo de energía en todos los niveles de la empresa y/o corporación municipal. El responsable de la administración de la energía utiliza los canales formales e informales de comunicación para promover la eficiencia energética entre la organización y los empleados.

JORGE MARULANDA

La energía ya no se considera un insumo marginal o indirecto y se comienza a involucrar a toda la organización en el proceso de administración de la energía.

La administración de la energía está totalmente integrada al sistema organizacional de la comunidad o empresa

aislada y no como parte de un programa.

No todos los gerentes de área están convencidos de que deben participar en la administración

Las actividades del comité de energía pueden llegar a burocratizarse

ACCIONES Existe una secuencia clara en el proceso que debe desarrollarse para lograr una adecuada administración de la energía y es recomendable cubrir los pasos necesarios, ya sea que la empresa o comunidad esté implantando por primera vez la administración de la energía o esté mejorando algún aspecto de esta.

Esta secuencia se divide en tres fases: Fase 1. Tomar el control del consumo de la energía Fase 2. Invertir en medidas para ahorrar energía Fase 3. Mantener el control sobre el consumo Fase 1. Tomar el control del consumo de la energía Control del uso de la misma en la vivienda y/o pequeña empresa, identificando dónde, cuándo y cuál es el consumo actual e implantando medidas de bajo o nulo costo para evitar su desperdicio.  Estrategias de compra Revisar si el tipo de combustible y la tarifa eléctrica de la empresa o la comunidad son los más adecuados para el consumo de esta.

28

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

 Prácticas de operación Estrategias de control para calderas, hornos, (en caso de existir) la iluminación y la ventilación; verificar que los equipos como: estufa, y aparatos eléctricos operan a su máxima eficiencia  Prácticas de medición de consumo de energía Medir de manera periódica los consumos, en la vivienda y/o empresa, 

Prácticas de motivación y capacitación Revisar o diseñar algunas campañas de concientización y de capacitación sean adecuadas para las necesidades de la comunidad / empresa;

Fase 2. Invertir en medidas para ahorrar energía  Prácticas de inversión Lista de las oportunidades de inversión que incrementen la eficiencia energética y Diseñar un plan de inversiones Fase 3 Mantener el control sobre el consumo Tan pronto se haya tomado control de las fases 1 y 2, es necesario implantar un sistema de administración y control efectivo; en algunos casos puede ser recomendable instalar un sistema automático de medición y control de la energía. 

Información sobre la administración de la energía



Control sobre el consumo



Ahorros de energía sostenibles



Protección las inversiones de los proyectos de ahorro de energía

29

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Ejemplo de control sobre el consumo de los electrodomésticos más comunes en el hogar: Fuente: (htt14)http://redeselectricasrd.cdeee.gob.do/como-se-mide-el-consumo-de-energiaelectrica/

3.2.

ADMINISTRACION DE LA ENERGIA6

La eficiencia energética (EE), se define como “la habilidad de lograr objetivos productivos empleando la menor cantidad de energía posible.” La (EE) es una herramienta que ayuda a reducir el consumo energético de los sistemas eléctricos y a su vez busca optimizar el desempeño de estos, evaluando sus parámetros de funcionamiento, sus consumos energéticos, la variación de la carga durante el periodo de trabajo, sus rendimientos, entre otros parámetros específicos de cada empresa o vivienda o comunidad.

6

“Síntesis de alternativas y estrategias Eco – energéticas para lograr objetivos productivos haciendo uso eficiente de la energía”. Ing. Gerardo a. Salgado, Dirección de planificación y desarrollo, Arq. Norman Zúñiga, consultor.

30

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Decisiones Eco energéticas para la Vivienda Una señal clara de EE en una empresa y/o comunidades del interior del país (viviendas), está marcada por los objetivos productivos y constructivos empleando menor cantidad de energía posible, con el fin de lograr Algunos de los siguientes puntos: 

Ahorro por disminución del consumo de materia prima e insumos.



Ahorro en consumo de energía (eléctrica, gas, diesel, entre otros).



Ahorro en la gestión y tratamiento de agua, residuos y emisiones.



Eficiencia laboral.



Disminución o cancelación de cargos por contaminación (multa, derechos y otros).



Las inversiones deben ser dirigidas a mejorar y hacer más eficientes los procesos productivos, constructivos y de servicios a las comunidades haciendo énfasis en el reúso y reciclaje de materias primas.



Mejoras sustanciales en la calidad del producto o servicio.



Las inversiones deben tener un enfoque de prevención.



Aplicación de opciones que obtengan provecho en el manejo de los desechos.

La mejora continua se basa en:  Planificar: Incluyendo los aspectos ambientales y establecimiento los objetivos y las metas a conseguir.  Hacer: Implementando la formación y los controles operacionales necesarios.  Comprobar: Obteniendo los resultados del seguimiento y corrigiendo las desviaciones observadas.  Actuar: Revisando el progreso obtenido y efectuando los cambios necesarios para la mejora del sistema.

31

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

VI. SISTEMAS PARA GENERACION DE ENERGIA 4.1.

LA ENERGIA7

La energía se puede entender como la capacidad que tiene un cuerpo o un sistema para realizar un trabajo o producir algún cambio o transformación.

Tales cambios pueden ser movimiento, calentamiento o alteraciones en dicho cuerpo.

Debemos tener clara la diferencia entre energía y potencia. La potencia es la transferencia de energía por unidad de tiempo. De esta forma, una bombilla viene caracterizada por su potencia; por ejemplo, 25 W. Si tenemos encendida la bombilla durante 5 horas, la energía consumida será de 125 W.h (vatios hora).

Las unidades de energía más utilizadas son:  Julio (J): Es la unidad del Sistema Internacional. Se define como el trabajo que realiza una fuerza de 1 newton (N) cuyo punto de aplicación se desplaza 1 metro.  Caloría (cal): Es una unidad de energía muy utilizada en procesos en los que interviene el calor. Se define como la cantidad de calor necesaria para elevar 1ºC, a presión atmosférica, un gramo de agua.  Kilovatio hora (kW.h): Es la unidad que se utiliza para medir el consumo de energía eléctrica.

Fuente: (htt15)http://www.areaciencias.com/fisica/principio-de-conservacion-de-la-energia.html

7

(htt16)http://www.areaciencias.com/fisica/principio-de-conservacion-de-la-energia.html

32

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

La energía se puede manifestar de diversas formas. Las principales formas de energía son: 1. Energía mecánica: Es la formada por la suma de la energía cinética, asociada al movimiento, y la potencial, asociada a la fuerza de gravedad.

2. Energía térmica: Está relacionada con el movimiento de las moléculas que forman la materia: cuanto más caliente está la materia, mayor es el movimiento de las moléculas.

3. Energía química: Es la energía asociada a las reacciones químicas. Estas reacciones, como la combustión de gas, son exotérmicas y liberan calor.

4. Energía nuclear: Es la energía almacenada en el núcleo de los átomos, que se libera en las reacciones de fisión y fusión. Se podría decir que es un tipo de energía química.

5. Energía radiante: Es la que tienen las ondas electromagnéticas, como la luz, los rayos ultravioletas, etc.

Pueden transmitirse sin necesidad de soporte

material alguno, en el vacío, como es el caso de la energía del Sol. 6. Energía eléctrica: Está relacionada con el movimiento de las cargas eléctricas a través de los materiales conductores.

Todas estas formas de energía se pueden clasificar en dos tipos:  Energía primaria: Es la energía disponible en la naturaleza sin necesidad de ser transformada (gas, carbón, etc).  Energía secundaria: Es la energía resultado de la transformación de las energías primarias (energía eléctrica).

Todas las formas de energía se encuentran en un constante proceso de transformación La energía eléctrica se transforma en energía radiante a través de una bombilla; la energía cinética del viento se convierte en energía eléctrica gracias a un aerogenerador.

No obstante, estas transformaciones no siempre se producen en la dirección deseada.

En los procesos de transformación se produce la degradación de la energía, fenómeno por el cual cierta cantidad de energía pasa a un tipo de energía "de peor calidad": Se dice que esta energía se pierde. Así, por ejemplo, una bombilla transforma una parte de

33

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

la energía eléctrica que consume en energía radiante (luz), pero otra parte de esa energía se transforma en calor que se considera energía perdida.

Tipos de energía Fuente: (htt17)https://www.arqhys.com/tipos_de_energia.html

4.2.

FUENTES DE ENERGÍA8

Las fuentes de energía son los recursos existentes en la naturaleza de los cuales podemos obtener energía utilizable en alguna de las formas definidas anteriormente.

Todas ellas son energía primaria y, generalmente, se transforman en energía eléctrica (energía secundaria) para su transporte.

Podemos clasificarlas, atendiendo su origen, en: No renovables: Se encuentran en cantidades limitadas y en ellas la velocidad de regeneración es inferior a la de consumo.

Renovables: Son inagotables, ya que se regeneran a un ritmo superior al que se consumen.

8

(htt18)http://www.edu.xunta.gal/centros/iesfelixmuriel/system/files/La%20Energ%C3%ADa.pdf

34

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Por su utilización, las clasificamos en: Convencionales: Son las de uso más extendido.

Alternativas: Su uso está menos extendido, pero están adquiriendo cada vez más importancia.

TIPOS DE FUENTES

Convencionales

No renovables

Combustibles fósiles Energía nuclear

Renovables

Energía hidráulica

Alternativas

Energía Energía Energía Energía Energía

solar eólica mareomotriz de la biomasa geotérmica

Fuentes de energía Fuente: (Htt)Https://lagusanitamtsistemas.wordpress.com/fuentes-de-energia/

35

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

4.2.1. USO ENERGÉTICO DE LA LEÑA Probablemente uno de los temas más importantes en el desarrollo de una política energética sostenible para Honduras es el uso de leña. Según el Balance Energético Nacional 2009 (DGE, 2009), el sistema energético de Honduras muestra una alta dependencia de la leña, la cual se estima en el 42.8% de la energía de uso final como se mostró en la Fig.1.

Siendo un país de vocación forestal, los bosques son los recursos naturales más abundantes con que cuenta el país. Sin embargo, los bosques del país han estado desapareciendo a un ritmo de hasta 67,000 hectáreas/ año, por diferentes causas, entre las que se destacan los incendios forestales y el procesamiento de productos de madera.

Los problemas de deforestación están asociados al crecimiento poblacional y al alto consumo de leña, ya que es el combustible de mayor consumo doméstico y de más fácil acceso.

Foto © UNESCO, Celaque - Reserva de Biosfera de Cacique Lempira, Señor de las Montañas (Honduras). Fuente www.unesco.org

El sector doméstico es el consumidor más importante de la leña, el cual representa un consumo estimado en todo el país de 7.5 millones de m3 de leña (Flores, W. et al, 2011). Si se compara con los países de la región, en Honduras el consumo de leña está por el orden de 1.57 BEP (Barriles Equivalentes de Petróleo) por habitante, contra el promedio de América Latina y el Caribe, que es de 0.6 BEP por habitante.

36

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Países como Costa Rica y El Salvador tienen un consumo de 0.95 y 0.8 BEP, respectivamente (OLADE, 2009).

Por otro lado, es valioso mencionar que en Honduras la mayor parte de las estufas eficientes han sido instaladas mediante donaciones nacionales e internacionales, el objetivo de los programas ha sido la disminución del consumo de leña, la eliminación del humo de las viviendas y en general el mejoramiento de la calidad de vida de las familias.

Hasta 2010 se estima que existían instaladas alrededor de 15 mil estufas eficientes en el país (OLADE, 2010), aunque recientemente se estima que hay hasta 50 mil estufas instaladas a nivel nacional (Sanders, A. 2011).

Una familia carga leña para cocinar sus alimentos, en un fogón, en Lepaterique al sur de Tegucigalpa.

Fuente: (htt19)http://www.laprensa.hn/honduras/1034390-410/la-violencia-y-la-pobrezasiguen-altas-en-honduras-seg%C3%BAn-auditores

Los principal problemática del sector forestal hondureño está relacionada a la fragilidad de los ecosistemas, lo cual reduce su capacidad para amortiguar los impactos de los fenómenos naturales (sequía y desertificación), aunado a las prácticas inadecuadas de uso de la tierra y cultivos agropecuarios poco sostenibles (cultivo de caña); asimismo,

la

deficiente

capacidad

institucional del sector para la ejecución de políticas y programas que respondan a

las

expectativas

económico, (plantaciones

del

ambiental energéticas,

desarrollo y

social estufas

eficientes).

37

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

4.2.1.1.

JORGE MARULANDA

ECOFOGONES

El principal combustible natural utilizado para cocinar alimentos en las regiones rurales marginadas es la leña, que se emplea en fogones tradicionales, los que aprovechan un bajo porcentaje del calor producido. Esta combustión ineficiente conlleva un alto consumo de leña, lo que produce un impacto negativo sobre los recursos forestales, pues con el crecimiento de las poblaciones rurales las tasas de extracción de leña se incrementan.

La mayor parte de la población de Honduras vive en el área rural, que en una elevada proporción tiene como actividad económica básica la agricultura de subsistencia, practicada en terrenos de vocación forestal, deforestados y de baja capacidad productiva. Esto ocasiona que generen bajos ingresos económicos y que utilicen la leña como su principal fuente energética para cocinar los alimentos en fogones tradicionales.

Estos fogones tienen un alto consumo de leña. Se estima que en Honduras se consumen, en forma de leña 11 millones de metros cúbicos de madera por año, extraída del bosque y guamiles, ya que prácticamente nadie la cultiva. Esta situación unida a actividades como la ganadería extensiva, agricultura migratoria, incendios forestales y extracción de madera sin el control adecuado están menguando los bosques a un ritmo acelerado.

Fogón Tradicional Fuente: (htt20)https://carlosdiaz2010.blogspot.com/2011/12/costumbres.html

38

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Los fogones tradicionales son prácticamente una fogata abierta en el interior de los hogares, con tres piedras para apoyar el comal y las cazuelas o algún soporte para colgar las ollas sobre el fuego. Además, por la combustión poco controlada se disminuye la calidad del aire de la vivienda, pues las constantes emisiones de humo son inhaladas por los usuarios, lo cual puede afectar sus vías respiratorias.

El fogón tradicional tiene como principal característica que no usa una plancha metálica adecuada ni tubos para la chimenea y es construido con materiales locales. Su tamaño varía según el espacio disponible en cada hogar. Al no contar con una chimenea para la salida de humo hacia el exterior, se provoca una contaminación del ambiente en el interior de la cocina, lo cual es causa de problemas respiratorios en los miembros de la familia.

A fin de promover acciones para la protección ambiental que incluyen la participación de mujeres y hombres, se está promoviendo la construcción de estufas tipo “Eco Justa”, para que sea construida por familias rurales para mejorar sus condiciones de vida y reducir el consumo de leña.

Cocinar con Leña, casi tan Malo como Fumar Fuente: (htt21)https://encolombia.com/medicina/materialdeconsulta/tensiometrovirtual/cocinar-con-lena-casi-tan-malo-como-fumar/

Alternativas para reducir el consumo de leña9 Existen algunas alternativas que contribuyen a reducir el consumo de esta fuente energética en las zonas rurales y urbanas como las estufas o fogones ahorradores de leña, los cuales tienen diversas características en cuanto a los materiales empleados en su construcción y medidas. Todas tienen el propósito de reducir el consumo de leña,

9

Construyamos la Estufa Eco Justa, Tercera edición, Ing. Marco Tulio Bardales, La Lima, Cortés, Honduras, C.A.Junio de 2013

39

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

logrando una mejor eficiencia energética durante la combustión. Entre esas alternativas está la “Estufa Eco Justa”.

4.2.1.2.

LA ESTUFA ECO JUSTA

La estufa Eco Justa es una tecnología que ha sido aceptada gracias a su eficiencia y bajo consumo, lo que permite un ahorro de hasta un 60 % en comparación con un fogón tradicional. En su construcción se utilizan materiales de fácil adquisición y de bajo costo.

La FHIA (Fundación Hondureña de Investigación Agrícola) promueve esta estufa como una alternativa para mejorar las condiciones de vida de la familia, disminuir el alto consumo de leña y contribuir a la protección del bosque. Por su diseño, esta estufa permite que el calor se concentre en un solo punto en la plancha metálica y se expanda a través de esta; contrario a lo que sucede en los fogones tradicionales, en los que el calor se expande en la caja de fuego con su consecuente pérdida que conlleva un mayor consumo de leña.

Trifolio sobre Estufa Eco Justa Fuente: (htt22)http://www.fhia.org.hn/dowloads/cacao_pdfs/trifolio_Estufa_Eco_Justa.pdf

40

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Principios básicos del funcionamiento La estufa Eco Justa basa su funcionamiento en el uso de un codo del sistema Rocket, el cual es una estructura de barro en forma de codo formado por seis piezas, en el que se introduce la leña. Al estar encendida la estufa, el Rocket dirige la llama o calor hacia la parte superior del codo y hace contacto con la plancha metálica, específicamente en una parte debidamente reforzada.

El codo de barro se debe elaborar con material de buena calidad para que resista las altas temperaturas a las que será sometido durante la combustión de la leña. Se coloca dentro de la cámara aisladora y alrededor se rellena con ceniza como material aislante.

El material aislante debe ser liviano y lleno de cavidades pequeñas, como la piedra poma, vermiculita, perlita y ceniza de madera. No se recomienda usar materiales pesados como arcilla y arena.

Beneficios Al construir esta estufa la familia logra los beneficios siguientes:  Mejora sus condiciones de vida al tener una cocina o vivienda más limpia al reducir la

emisión de humo.

 Reducción de la incidencia de enfermedades respiratorias ocasionadas por el humo.  Reducción del consumo leña y reducción en el tiempo destinado para su recolección.  Reducción en el tiempo para la cocción de los alimentos.  Ahorro de dinero por comprar menos leña.  Protección del bosque al reducir el corte de árboles para obtener leña.  Ahorro de hasta un 60 % en el consumo de leña en comparación con el fogón tradicional.

41

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Partes Principales de una Eco – Estufa Fuente: (htt23)http://www.fhia.org.hn/dowloads/cacao_pdfs/trifolio_Estufa_Eco_Justa.pdf

MATERIALES Los materiales necesarios para construir la estufa Eco Justa son: 

1 plancha metálica de 20'' x 22''.



2 tubos de chimenea de lámina galvanizada de 5'' de diámetro, de 36'' de largo, calibre # 28.



2 varillas de hierro corrugado de 3/8'' y de 24'' de largo.



2 varillas de hierro corrugado de 3/8'' y de 9'' de largo.



1 saco con ceniza, seca y sin carbón.



8 clavos de 21/2'' o 3''.



2 reglas de 1'' x 3'' x 42''.



2 reglas de 1'' x 3'' x 36''.



1 codo de barro.



Mezcla de barro, tierra, arena y estiércol de caballo.



Tiras de cartón de 1/8'' de grueso y 3'' de ancho que al unirlas midan 85'' de largo.



60 ladrillos rafón.

Si no se pueden adquirir los ladrillos, entonces se pueden fabricar con el material que se usa para hacer los adobes, pero utilizando las medidas indicadas para el ladrillo. Además,

42

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

se debe contar con un metro, nivel, martillo, escuadra, pala, cuchara de albañil y un serrucho. Adicionalmente se recomienda usar un juego de reglas de madera con las siguientes medidas: • 1'' x 5'' x 14'' • 1'' x 4'' x 4'' • 1'' x 2.5'' x 14'' Este juego de reglas de madera sirve de guía al momento de aplicar las medidas en cada parte de la estufa.

CONSTRUCCIÓN Para construir la estufa se debe elaborar primero la base (también conocida como mesa, mesón, polleta, banco o polletón), ya que sobre esta se construye la estufa.

La base La base deberá estar construida 2 a 3 días antes de construir la estufa. Esta puede elaborarse de adobes, piedras, bloques o ladrillos, según la capacidad económica de la familia, espacio en la cocina y la disponibilidad de materiales en la comunidad. En promedio la altura de una base es de 20'', pero se debe aumentar o reducir según la altura de la persona que usará la estufa. Recuerde que la altura de la estufa es de 11'', por lo que la altura de la estructura final (base más estufa) será de 31''.

Las medidas más utilizadas para la base son: • Alto: 20'' • Ancho: 35'' • Largo: 48''.

Es importante que la base esté nivelada para construir la estufa. Si la familia decide utilizar la base del fogón tradicional que tiene en su cocina, entonces deberá asegurarse que las medidas sean mayores a las medidas de la estufa (27'' x 39'') para no tener problemas al construir la estufa Eco Justa.

43

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

La Estufa La construcción de la estufa incluye una serie de pasos, los cuales deben seguirse cuidadosamente por quienes la construyen para obtener un producto que garantice el máximo aprovechamiento del calor generado por la quema de la leña y reducción del consumo de leña y del humo dentro de la cocina.

La FHIA (Fundación Hondureña de Investigación Agrícola) ha desarrollado una metodología de construcción tomando como referencia que la estufa tiene 6 paredes, de las cuales 4 paredes se van construyendo al mismo tiempo. Posteriormente se construye la pared 5 y finalmente la pared 6.

Utilizamos la “técnica de las 4 esquinas”, la que consiste en colocar 4 ladrillos en esquina para iniciar la construcción de cada hilada. En algunas zonas las personas le denominan a esto “colocar las guías o maestras”.

Según el grosor de los ladrillos la estufa se puede construir de 3 o 4 hiladas de ladrillos.

Es importante que al momento de iniciar la construcción de la estufa se mida la altura del codo de barro ya que generalmente este mide 11'' y en algunas regiones lo fabrican con una altura de 10.5'', por lo que en este caso la altura de la estufa sería de 10.5''.

Partes de la Estufa

44

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

MANTENIMIENTO Para que la estufa funcione correctamente es importante limpiarla cada 8 o 15 días. La frecuencia de días dependerá del tipo de leña que utilice. Esta actividad es fácil ejecutarla y solo requiere dedicar aproximadamente una hora y se realiza cuando la estufa esté “enfriada” para evitar quemaduras causadas por el calor de la plancha, las paredes internas y la ceniza de la cámara aisladora.

Para el mantenimiento se realiza lo siguiente: 

Quitar la plancha.



Limpiar la parte interna de la plancha para eliminar el hollín acumulado.



Quitar el hollín acumulado en la cámara aisladora.



Se debe quitar la ceniza que tiene hollín.



Limpiar la base donde va la plancha para evitar acumulación de ceniza.



Destapar los boquetes de 2.5'' y el de 5'' para limpiar los conductos de salida de humo hacia la chimenea.



Quitar el hollín acumulado en el conducto de salida del humo (el de 2.5''). Se puede utilizar un trapo o una regla para la limpieza.



Darle unos golpes suaves al tubo de la chimenea para que desprenda el hollín acumulado.



Limpiar los conductos de 2.5'' y el de 5''.



Colocar la plancha. Recuerde que es importante rotar la plancha para alargar su vida útil.



Tapar los boquetes. Esto es muy importante para evitar la salida de humo y el mal funcionamiento de la estufa.



Rellenar con ceniza la ranura del borde de la plancha para evitar la salida de humo.



Luego se procede a limpiar la plancha.

1

Eco - Estufa Terminada Fuente: (htt24)http://www.fhia.org.hn/dowloads/cacao_pdfs/trifolio_Estufa_Eco_Justa.pdf

45

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

RECOMENDACIONES Para lograr el funcionamiento eficiente y una reducción en el consumo de leña, es importante que la familia tome en cuenta las siguientes recomendaciones: 1. Usar leños cortos.

2. La leña debe estar seca.

3. No usar bolsas de plástico para encender la estufa.

4. Empujar los leños hacia el interior de cámara de combustión para evitar la pérdida de calor.

5. Realizar el mantenimiento y limpieza de la estufa.

6. Limpiar la parte superior de la plancha metálica con un trapo grueso cada mañana.

7. Mantener tapados los boquetes de 2.5'' y 5'', para evitar la entrada de aire y que no salga humo.

El funcionamiento adecuado de la estufa dependerá del buen uso y mantenimiento realizado por la familia.

6 ''

Manual para la construcción de una Estufa Eco Justa Ing. Marco Tulio Bardales FUNDACIÓN HONDUREÑA DE INVESTIGACIÓN AGRÍCOLA La Lima, Cortés, Honduras, C.A. Mayo de 2009 Fuente: (htt25)https://www.scribd.com/document/151480352/construyamosestufaejusta

46

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Mantenimiento de la Estufa.

4.2.2. POTENCIAL GEOTÉRMICO10 La exploración geotérmica en Honduras inició en 1976 y se han logrado algunos avances desde entonces (Laughlin, A. William and Goff, Sue J., 2003). Se ha realizado un inventario de manifestaciones termales y una detallada investigación ha llevado a la categorización de varios campos de alta entalpia de interés geotérmico para la generación de electricidad.

En la tabla se muestran las áreas de interés geotérmico que se han identificado hasta la fecha. Asimismo, se han identificado alrededor de 204 fuentes termales, cuyas temperaturas medidas en superficie están entre los 30 °C y 101 °C (Andara, C. 2009).

A pesar del potencial con que se cuenta, aun no existen proyectos geotérmicos que estén en funcionamiento. Sin embargo, algunos emprendimientos privados están en preparación (Rodríguez & Herrera, 2007).

Un informe de World Watch Institue de Estados Unidos publicado esta semana, señala que Nicaragua está implementando un Plan Estratégico para el Aprovechamiento de Energía Renovable con resultados muy exitosos

Fuente: (htt26)http://www.radiolaprimerisima.com/noticias/general/219553/avanzan-proyectosde-energia-geotermica-en-el-pais/ 10

“Síntesis de alternativas y estrategias Eco – energéticas para lograr objetivos productivos haciendo uso eficiente de la energía”. Ing. Gerardo a. Salgado Dirección de planificación y desarrollo, Arq. Norman Zúñiga, consultor.

47

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Áreas de interés geotérmico en Honduras (Flores, W. et al. 2011)

Área

Potencial (MW)

Platanares

48

Azacualpa

36

Sambo Creek

15

San Ignacio

14

Pavana

11

El Olivar

1

Total

125

Fuente: Sector Energético de Honduras: Diagnóstico y política energética, Wilfredo C. Flores

Explotación y utilización de yacimientos geotérmicos Antes de proceder a la explotación de un yacimiento geotérmico es necesario conocer: 

Profundidad y espesor del acuífero



Calidad, caudal y temperatura del fluido



Permeabilidad y porosidad de las rocas

Una vez conocidos estos factores, la explotación se realiza mediante sondeos análogos a los petrolíferos. Sin embargo, para no agotar el agua se suele reinyectar ésta al acuífero mediante otro pozo. Asimismo, es necesario evitar la corrosión que suele producir el fluido geotérmico utilizando materiales no atacables lo que hace que, en general, este tipo de explotación precise de una inversión inicial muy elevada.

La energía geotérmica puede ser utilizada en dos campos, definidos por la temperatura que alcanza el fluido geotérmico: alta y baja temperatura. El límite práctico entre ambos no está claramente fijado, pero se puede situar entre 130 y 150 °C.

48

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Una representación esquemática de un sistema geotérmico ideal Crédito: Gentileza International Geothermal Association Fuente: (htt27)https://www.lanacion.com.ar/1148020-energia-limpia-desde-las-profundidadesde-la-tierra

Los yacimientos de alta temperatura se utilizan en la producción de energía eléctrica, cuyo costo suele ser casi la mitad que el de la electricidad producida en una central térmica convencional. Ahora bien, al ser la calidad de la energía geotérmica inferior a la de los combustibles convencionales, el rendimiento de conversión es muy pobre. Así, con un fluido a 300 °C enfriado hasta una temperatura ambiente de 20 °C, el rendimiento real del proceso no supera el 30 %.

El diseño de las centrales geotérmicas de producción de energía eléctrica depende, pues, de las siguientes variables: 

Caudal del pozo



Temperatura del yacimiento



Composición del fluido (líquido-vapor)



Temperatura del agua de refrigeración



Contenido en sustancias extrañas

49

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Según las características del fluido geotérmico se han desarrollado varias opciones básicas para la conversión de la energía geotérmica en energía eléctrica: 

Conversión directa: sólo utilizable para yacimientos de vapor seco



Expansión súbita o "flash”: utilizada en yacimientos con predominio de la fase líquida, puede ser también de dos etapas de expansión



Proceso de ciclo binario: utiliza en la turbina un fluido secundario calentado por el fluido geotérmico y se aplica a yacimientos con agua conteniendo gran cantidad de sales



Proceso de flujo total: aprovecha las fases líquida y vapor mediante válvulas de expansión y turbinas especiales, aunque aún no se utiliza comercialmente

Por su parte, la mayor abundancia de los yacimientos de baja temperatura ha obligado a desarrollar nuevos procesos que permitan el aprovechamiento del agua caliente de los mismos, cuya temperatura no suele ser superior a los 100 °C. Así, los tres campos en los que la geotermia de baja temperatura puede encontrar aplicación son: 

Calefacción urbana



Calefacción industrial



Calefacción agrícola

Imagen: diagrama de funcionamiento básico de una central geotérmica Fuente: (htt28)https://fernandafamiliar.soy/colaboradores/alvaro-velasco/geotermia-energialimpia-y-renovable/

50

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

A su vez, una instalación de este tipo consta básicamente de los siguientes componentes: 

Dos pozos, uno de producción y otro de inyección



Dos bombas, una de extracción del fluido caliente y otra de reinyección de los efluentes fríos



Un intercambiador de calor al pie del pozo de producción



Una conducción conectada al intercambiador para el transporte del agua calentada por el fluido geotérmico hasta el consumidor

Finalmente, los principales obstáculos que se oponen a la geotermia de baja temperatura son básicamente: 

Grandes inversiones iniciales



Bajo rendimiento



Imposibilidad de transporte

En resumen, actualmente la localización de yacimientos de alta temperatura y su explotación constituiría una ayuda apreciable para el autoabastecimiento energético de una zona. Sin embargo, los recursos geotérmicos de alta temperatura son muy escasos comparados con los de baja temperatura, e incluso estos últimos son claramente insuficientes para pensar que la participación geotérmica en el contexto energético permita la sustitución de las fuentes energéticas tradicionales, pero sí puede ser importante para paliar las necesidades de energía de una región determinada.

Diagrama de Planta Geotérmica para la Generación de Electricidad

Fuente: (htt29)https://jmirez.wordpress.com/2016/08/17/j987-diagramas-de-plantageotermica-para-la-generacion-de-electricidad/

51

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

La energía geotérmica es una energía renovable, que aprovecha también el calor del sol almacenado por el suelo para climatizar edificios y obtener agua caliente de forma ecológica. Un conjunto de tuberías enterradas en el subsuelo por las que circula agua cede o extraen calor de la tierra para obtener refrigeración o calefacción según sea verano o invierno. Esta energía renovable ahorra una media del 50% de la factura de la electricidad y reduce las emisiones de CO2 en torno al 50%.

Un equipo geotérmico está compuesto por: 

Una bomba de calor. Es un dispositivo eléctrico, de similar funcionamiento que las bombas de calor que contienen los frigoríficos y los aparatos de aire acondicionado, que permite que el intercambio de calor con el suelo se realice.



Un conjunto de tuberías de polietileno enterradas en el suelo por las que circula agua.



Una bomba hidráulica, que bombea el agua que fluye por las tuberías.

Algunas de las ventajas que ofrece la geotermia son: Ventajas económicas 

Ahorro

medio

del

50%

en

la

factura

de

la

electricidad

La geotermia es una energía renovable por lo que existen subvenciones de organismos 

autonómicos

que

financian

parte

de

la

instalación.

Reducción de los costes de mantenimiento y aumento de la vida útil del equipo de climatización

Ventajas para la salud 

Eliminación del riesgo de la transmisión de legionelosis (enfermedad infecciosa potencialmente fatal) al no haber torres de refrigeración

Ventajas medioambientales 

Utilizas la energía natural del sol y del suelo



Reducción de las emisiones de CO2 en torno al 50%



Es un sistema totalmente silencioso

52

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Ventajas arquitectónicas 

No altera la estética en la edificación al no tener elementos externos visibles en fachadas y cubiertas



Ahorro de espacio en azoteas y terrazas

Otras ventajas   

Obtención de calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria con un solo sistema Funcionamiento las 24 horas del día, los 365 días del año, independientemente de las condiciones climatológicas Cumplimiento de los requisitos del Código Técnico de la Edificación

Cómo funciona la energía Geotérmica

La Energía Geotérmica consiste en el aprovechamiento del calor que existe en el subsuelo. A determinada profundidad, en torno a los 12 m., la temperatura del terreno permanece constante a 18ºC aproximadamente. A partir de 100 m. de profundidad esta temperatura se incrementa unos 3 ºC; es lo que denominamos gradiente geotérmico.

Calefacción Geotérmica.

Fuente: (htt30)http://www.sondeosmarono.com/calafeccion-geotermica

53

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Para poder servirnos del calor constante que retiene el subsuelo es necesario realizar una serie de perforaciones en el terreno. La profundidad de estas perforaciones, de entre 10 y 15 centímetros de diámetro, depende de las dimensiones del espacio a climatizar, del terreno disponible para la ejecución del campo de sondas y de las condiciones geológicas del mismo.

Parte de la energía que nos llega del Sol es absorbida por la corteza terrestre. La climatización geotérmica la absorbe y la sube hasta la superficie. Un sistema eficiente y sin emisiones Fuente: (htt31)https://www.elconfidencial.com/tecnologia/2015-10-29/climatizacion-geotermica-laalternativa-subterranea-para-ahorrar-en-calefaccion_1074480/

A lo largo de cada perforación se colocan las sondas geotérmicas en las que se produce el intercambio de calor, consistentes en un tubo, generalmente de polietileno, lleno de líquido. Habitualmente este fluido circulante es agua o bien una solución salina con una sustancia anticongelante, con el objeto de impedir que el fluido solidifique si se dieran bajas temperaturas en la superficie del suelo.

Esta fórmula es completamente inofensiva para el Medio Ambiente. Además, cualquiera de los fluidos utilizados en ningún momento entra en contacto con el suelo puesto de la sonda está perfectamente sellada.

Gradiente geotérmico

54

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

El líquido circula continuamente por el circuito cerrado: desciende, se calienta (o enfría, si es verano) y sube de nuevo, accionado por una pequeña bomba. En este punto, el medio circulante cede su calor (o frío) al refrigerante (evaporación) y a continuación éste al medio empleado para la calefacción (compresión y condensación) sea aire (fan coils) o agua (suelo radiante). Seguidamente, el fluido vuelve a descender por el circuito situado en las perforaciones del terreno para obtener más calor, o cederlo en verano, y así continuamente. Este sistema de perforaciones tiene un rendimiento elevado puesto que el intercambio se realiza a una profundidad de entre 50 y 100 m.

El intercambio de calor mejora aún más si la capa de suelo en la que se encuentra la perforación tiene un contenido elevado de agua, es decir, si se encuentra en una capa freática. Por supuesto, en ningún momento se afecta el nivel freático puesto que no se utiliza el agua de este, sino tan sólo la temperatura que posee.

Por otro lado, también existen circuitos horizontales, en los que las tuberías de captación se entierran horizontalmente a una profundidad aproximada de 1,5 metros. En este caso, es necesario disponer de una parcela o superficie de terreno considerable, que en ningún caso puede ser asfaltada ni pavimentada, sino en la habría que disponer una cubierta vegetal baja o simplemente arena.

Hay que tener en cuenta que, a tan poca profundidad, se depende del aporte de radiación solar sobre el suelo y es por este motivo que la superficie ha de estar disponible para transmitir de la manera más eficiente el calor del sol hacia las sondas

geotérmicas.

Habitualmente

pueden ser necesarios entre 140 y 200 m2 de terreno libre de sombras por 100 m2 de vivienda. La instalación es más sencilla y de menor costo económico, pero

hace

falta

disponer

de

una

superficie de suelo considerable y se trabaja con temperaturas más variables con consecuencias sobre la eficiencia del sistema.

55

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

El circuito de sondas geotérmicas se calcula en función de diferentes variables: el lugar donde se halla el edificio, la superficie a climatizar y las características constructivas de la edificación, las propiedades geológicas del terreno (entalpía) y el espacio de que se dispone para la perforación. Las características de la bomba de calor geotérmica deben adecuarse a la demanda del dimensionamiento del sistema y varían en función de las necesidades del espacio a climatizar – casas unifamiliares aisladas o adosadas, viviendas plurifamiliares de diferentes tamaños, locales industriales o comerciales – y de las dimensiones de la casa o local.

La energía geotérmica es aquella energía que puede obtenerse mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra. El calor del interior de la Tierra se debe a varios factores, entre los que cabe destacar el gradiente geotérmico, el calor radiogénico, etc.

Fuente: (htt32)https://arturo-arellano.webnode.es/products/energia-geotermica/

56

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

4.2.3. POTENCIAL BIOMÁSICO Y DE BIOCOMBUSTIBLES11 Así como la leña, la biomasa proveniente de fuentes diversas constituye un buen porcentaje en el potencial energético del país. A continuación, se muestra el potencial de acuerdo con el insumo biomásico. También, se hace mención del potencial uso de los biocombustibles.

4.2.3.1. POTENCIAL ENERGÉTICO A PARTIR DE LA CAÑA DE AZÚCAR12 La producción nacional de azúcar se procesa en seis molinos distribuidos a lo largo del país, con una superficie de 45,000 hectáreas, 68% de la producción total de azúcar se destina al consumo interno y el 32% se exporta (Sanders, A., 2009). El país tiene una productividad agrícola de caña de azúcar de 79.6 toneladas /ha, ubicándose en la región sólo por debajo de Guatemala y en todo el mundo por debajo de los grandes productores como Brasil y Australia (CEPAL, 2004).

Cultivo de caña de azúcar Fuente: (htt33)http://www.sag.gob.hn/sala-de-prensa/galeria-de-imagenes/cana-de-azucar/

11

“Síntesis de alternativas y estrategias Eco – energéticas para lograr objetivos productivos haciendo uso eficiente de la energía”. Ing. Gerardo a. Salgado Dirección de planificación y desarrollo, Arq. Norman Zúñiga, consultor.

12

Sector Energético de Honduras: Diagnóstico y política energética, Wilfredo C. Flores

57

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Fuentes para la producción de electricidad (DGE, 2009)

El bagazo, un residuo de la molienda de caña de azúcar, se utiliza para generar vapor y electricidad. Alrededor del 25% de la caña de azúcar cultivada está disponible como bagazo para generar energía. En la Figura se muestra que el 10% de la energía eléctrica producida durante 2009 fue en base a bagazo. Los molinos tienen una capacidad autónoma de generación de energía mediante sistemas de cogeneración.

Diagrama que muestra la generación del bagazo y su utilización como combustible en los calderos para la generación de vapor y energía. Esta tecnología es ambientalmente amigable porque permite el aprovechamiento como combustible de la biomasa resultante delproceso de molienda de la caña de azúcar.

Fuente: (htt34)http://proyectomodulo2015.blogspot.com/2015/05/generacion-de-energiaelectrica-partir.html

En el sector azucarero existe un gran potencial de desarrollo de generación eléctrica debido a su alta capacidad y centralización del recurso biomásico, se estima una disponibilidad teórica de generar 163 MWe (Megavatios) y a la fecha se considera el sector más organizado en lo que respecta la generación de energía eléctrica en el país.

58

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Por el lado de los biocombustibles, en la actualidad Honduras es el único país de Centroamérica que no produce etanol a partir de caña de azúcar. Aunque existe una ley para promover el uso de los biocombustibles (ENEE, 2011d), la inversión en etanol requiere una regulación más específica. Se espera que en el futuro cercano se active el consumo local de los biocombustibles en base a caña de azúcar, ya sea a través de incentivos estatales o a raíz del siempre creciente precio de los derivados del petróleo.

13

Las constantes alzas al precio del petróleo y la dependencia de los países

latinoamericanos de los combustibles fósiles han propiciado la búsqueda de fuentes alternativas de energía para cubrir sus necesidades. El uso de la bioenergía se plantea como una opción con muchas posibilidades de desarrollo para la región. El Servicio Holandés de Cooperación al Desarrollo SNV ha decidido apoyar estos esfuerzos como una forma de promover los negocios inclusivos y la producción de bioenergía que complemente las necesidades energéticas de la región.

Con el objetivo de sistematizar la información y difundir conocimientos sobre el tema, particularmente referentes a materias primas para la producción de biocombustibles, se ha elaborado un conjunto de módulos descriptivos donde se presentan las características de algunos cultivos que se pueden utilizar en la producción de aceite, biodiésel y etanol. Los cultivos que se han seleccionado para estos módulos son: piñón o tempate (Jatropha curcas L.), higuerillo (Recinus communis L.), jícaro (Crescentia alata), palma africana (Elaeis guineensis) y caña de azúcar (Saccharum officinarum).

Para cada uno de ellos se presenta la siguiente información: Características generales. Se describen las particularidades del cultivo. Los tipos de suelo adecuados para su siembra, condiciones de clima, arquitectura del cultivo y cosecha.

Experiencias previas. Se describe de manera breve la experiencia adquirida en el cultivo como materia prima para la fabricación de biocombustibles. Producción agrícola y rendimiento del biocombustible.

13

Cultivos para la producción sostenible de biocombustibles: Una alternativa para la generación de empleos e ingresos, Servicio Holandés de Cooperación al Desarrollo SNV

59

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Se presentan datos de producción del cultivo con los que se estima el rendimiento de Biocombustible por hectárea cultivada.

Fuente: (htt35)http://www.interempresas.net/Quimica/Articulos/13237-Repsol-YPF-lidera-elproyecto-CENIT-Biodiesel.html

Se especifican dos tipos de rendimiento: uno regular o promedio y otro bueno o potencial, los cuales dependen de la información que se obtuvo, presentando un rango de valores de referencia. La selección de éstos ha sido subjetiva, basada en las observaciones y en fuentes consultadas.

La finalidad es

proporcionar

referencia base de

los

una posibles

rendimientos, así como valorar otros atributos del cultivo. No se pretende una categorización de estos. Un análisis objetivo de los rendimientos para algunos de estos cultivos demanda una evaluación más profunda, lo que está fuera del alcance de este estudio.

El rendimiento del aceite depende del equipo y del método de extracción empleados, ya sea mecánico o por solventes. Con la extracción mecánica se puede obtener un 75% de rendimiento y usando sistemas de prensado comercial, se puede llegar hasta un 90%.

La extracción por solventes es más eficiente y puede alcanzar valores cercanos al 100%

60

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

(Sha, et ál., 2004 y 2005). Con propósitos de evaluación se toman valores de 90% para la extracción mecánica y 100% para extracción por solventes. Lo anterior se hace para simplificar los cálculos, el valor real puede

ser ligeramente inferior.

Uso de subproductos. Se consideran subproductos aquellos resultantes de convertir la materia prima en biocombustibles, es decir, son las partes del cultivo que no se utilizan directamente para producir biodiesel. No se pretende agotar todos los posibles usos de los subproductos, sino presentar aquellos que tengan mayores posibilidades de comercializarse. Cuando es posible, se estima su valor de mercado.

Posibilidades de acceso a energía. Se presenta el valor

calorífico

del

biocombustible y sus subproductos. Se estima la energía potencial que se puede generar por cada hectárea sembrada.

Reducción de emisiones de efecto invernadero. La producción de biocombustibles tiene el potencial de disminuir emisiones de gases de efecto invernadero, las que se pueden vender en el mercado internacional por medio del Mecanismo

de

Desarrollo

Limpio (MDL), especificado en el Protocolo de Kyoto. La reducción de emisiones se genera al sustituir combustible fósil por biocombustibles, aunque se produce cierto volumen de emisiones debido a las actividades de toda la cadena de producción de un proyecto de biocombustibles.

El uso de fertilizantes, que generan N2O (Óxido de Nitrógeno), el contenido de carbono de metanol y otros, generan emisiones considerables de CO2 (Dióxido de Carbono), por lo que debe estimarse si al sumar todos los factores realmente hay una reducción neta de emisiones. Para calcular la reducción de emisiones del biodiesel se utilizó parcialmente la metodología aprobada AM0047 de la Convención Marco de Naciones Unidas sobre Cambio Climático (UNFCCC). Se estimó, además, un valor de reducción neto de 2.45 tCO2 por tonelada de biodiesel. En el caso del etanol, el cálculo de emisiones se describe en el módulo correspondiente a la caña de azúcar.

Requerimientos de mano de obra. Se estima la mano de obra a utilizar por hectárea para las labores de plantación, mantenimiento y cosecha.

61

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Ingresos para el agricultor.

Se presentan las ganancias que puede obtener un agricultor por hectárea cultivada. A su vez, se incluye el costo de inversión por hectárea, la cual es definida como la inversión que se debe realizar en el primer año para el establecimiento de la plantación.

Costos de etanol/biodiesel y aceite vegetal. Se hace una valoración de posibles costos de los biocombustibles. En algunos casos, se presentan los costos arrojados por otros estudios o fuentes. En los casos en que sólo se obtuvo información parcial, el resto de la información se conforma con base en supuestos.

Para calcular los costos para biodiesel y aceite vegetal se toman en cuenta los siguientes componentes: costo de la materia prima, costo de extracción y costo transesterificación14. En el costo de la

de

materia prima no se toman en cuenta las

ganancias del proceso de extracción. Todos los valores de precios y costos están dados en dólares americanos. Los valores en identificados y se

otras

monedas

extranjeras

aparecen

presenta la equivalencia al tipo de cambio promedio del año en

que se emitió la información.

14

proceso de intercambiar el grupo alcoxi de un alcohol. Estas reacciones son frecuentemente catalizadas mediante la adición de un ácido o una base

62

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Características generales de la Caña de azúcar

Nombre científico:

Saccharum officinarum

Nombres comunes: Caña de azúcar, Caña miel, caña dulce (en español); sugar Cane, noble cane, white salt (en inglés).

Es una gramínea tropical perenne con tallos gruesos y fibrosos que pueden crecer entre 3 y 5 metros de altura. Éstos contienen una gran cantidad de sacarosa que se procesa para la obtención de azúcar. La caña de azúcar es uno de los cultivos agroindustriales más importantes en las regiones tropicales.

Tipos de suelo: Se adapta a casi cualquier tipo de suelo, pero se desarrolla mejor en suelos francos, profundos y bien drenados. Se prefieren suelos con un pH de 74, pero se puede cultivar en un rango de 5.5 a 7.8.

El cultivo demanda altos requerimientos nutricionales en consideración a la alta cantidad de materia verde y seca que produce, situación que agota los suelos y hace necesario un adecuado programa de fertilización. Sin embargo, es muy eficiente

en

el

aprovechamiento de la luz solar.

Requerimientos de agua: La caña de azúcar requiere grandes cantidades de agua, aunque también es relativamente eficiente en su uso. La precipitación mínima

es de

1500mm por temporada. Si la precipitación no es suficiente para cubrir esa cantidad, se puede utilizar irrigación.

Clima: La caña de azúcar se cultiva en los climas tropicales y subtropicales, desarrollándose mejor en climas calientes y con mucha exposición solar. Generalmente se cultiva a una altura entre los 0 y 1000 msnm. Requiere de un clima húmedo caliente, alternando con períodos secos y temperaturas entre los 16 y 30 grados centígrados

63

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Cosecha: La propagación de la caña de azúcar se realiza por estaca. La cosecha conocida también como zafra se puede hacer de forma mecanizada como manual. Por cada plantación generalmente se extraen 4 ó 5 cortes (cosechas) y luego se realiza la renovación del cultivo.

Honduras lidera el cultivo de caña con riego por goteo Fuente: (htt36)http://www.elpais.hn/2017/08/22/honduras-lidera-cultivo-cana-riego-goteo/

Proceso de Producción del Azúcar Ilustrado seguido por la Compañía Azucarera Tres Valles15

Preparación de tierras

15

Siembra de Caña

(htt37)http://hondutareas.blogspot.com/2017/03/proceso-de-produccion-del-azucar.html

64

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Aplicación de Herbicida

Riego por Aspersión

Riego por Goteo

Corte de Caña

Corte Bulteado de caña

Alza de Caña

65

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Pesaje de la Caña

Volveo de Caña

Tamden de Molinos

Extracción de Jugo

Pesaje de Jugo

Generación de Energía Eléctrica

66

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Control de Calidad

Evaporación de Jugo

Evapocristalización

Centrifugación del grano

Secado del azúcar

Envase o empaque del azúcar

67

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Producto Final

Experiencias previas de cultivo El cultivo de la caña de azúcar está muy difundido en el continente americano debido a las condiciones climáticas, las cuales propician su producción. Algunos países en América Latina han tenido experiencias previas en el uso de etanol.

El principal referente es Brasil, que se ha convertido en el mayor productor de etanol a partir de la caña de azúcar. En 1975, Brasil inició el programa Proálcool como una respuesta a la crisis del petróleo de esa época. Mediante este programa se tomó una serie de medidas como apoyar la inversión y garantizar la demanda y los precios. En 1990, Proálcool dejó de existir como programa de Gobierno y entre 1997 y 2002 se fueron retirando los mecanismos de soporte. Actualmente, el etanol es competitivo con el combustible fósil y los ingenios dedican la mitad de la cosecha de caña a la producción de etanol.

Colombia inició su programa de etanol en 2001 con la Ley 293, que establece que las gasolinas deben contener compuestos oxigenantes como los alcoholes carburantes. El programa incluyó una serie de incentivos y políticas de Estado.

68

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

En Centroamérica países como Guatemala, El Salvador y Costa Rica produjeron etanol en los años 80, pero no tuvieron éxito debido a problemas de calidad y comercialización, entre otros. Actualmente, éstos están impulsando de nuevo la producción de etanol y ya lo exportan a otros países.

Producción agrícola y rendimiento de biocombustibles La mayoría de los países en Latinoamérica cultiva la caña de azúcar para la producción de azúcar. Los principales productores son Brasil, México y Colombia. Los rendimientos promedio de producción para los principales productores de la región se presentan en el siguiente cuadro: Rendimientos de caña de azúcar Países de América Latina País

ton/ha

Perú

109,676

Guatemala

96,032

Colombia

91,569

Ecuador

73,715

México

72,724

Venezuela

70,440

Argentina

65,212

R. Dominicana

52,564

Cuba

30,788

Fuente: FAO Statistics. Promedios 2002-2006.

Para estimar la productividad, se toman de referencia 2 rendimientos: 

Un nivel de rendimiento promedio de 65 ton/ha



Un nivel de rendimiento bueno de 85 ton/ha

69

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

La fabricación de etanol a partir de la caña de azúcar se puede realizar con cualquiera de las siguientes materias primas16: 

Miel pobre (c) o melazas, el ingenio mantiene la misma producción de azúcar y utiliza una destilería anexa para procesar las melazas agotadas que resultan del proceso de producción de azúcar para fabricar etanol.



Miel rica (b), cuando existe interés en producir más etanol, no se agotan por completo las mieles, produciendo menos azúcar y dedicando una mayor parte para el etanol.



Jugo directo, en este caso se desvía el jugo de caña hasta el punto en que ya no se produce azúcar, lo que aumenta considerablemente la producción de etanol.

La cantidad de etanol producida varía según el tipo de materia prima utilizada (productividad industrial). Para tener una referencia se utilizan valores estimados según las condiciones de México con productividades de 65 y 85 ton/ha.

Producción de Alcohol a partir de la Melaza de la caña de Azúcar Fuente: (htt38)https://www.hispantv.com/noticias/ciencia-tecnologia/99936/iran-producealcohol-a-partir-de-melaza-de-cana-de-azucar

16

SENER/BID/GTZ (2006). Potenciales y Viabilidad del Uso de Bioetanol y Biodiesel para el Transporte en México.

70

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Rendimiento de etanol con una productividad de 65 ton/ha de caña de azúcar Rubro

Productividad industrial (lt/ton caña) Productividad etanol (lt/ha) Productividad en ton etanol/ha

Miel pobre (c)

Miel rica (b)

Jugo directo

8.8

17.1

80

572

1,111.5

5,200

0.45

0.88

4.12

Fuente: Servicio Holandés de Cooperación al Desarrollo SNV

Rendimiento de etanol con una productividad de 85 ton/ha de caña de azúcar Rubro

Productividad industrial (lt/ton caña) Productividad etanol (lt/ha) Productividad en ton etanol/ha

Miel pobre (c)

Miel rica (b)

Jugo directo

8.8

17.1

80

748

1,453.5

6,800

0.59

1.15

5.39

Fuente: Servicio Holandés de Cooperación al Desarrollo SNV

Uso de subproductos El principal producto de este cultivo ha sido comúnmente el azúcar. En este caso, el azúcar y el etanol se consideran coproductos. El volumen de azúcar variará según la materia prima utilizada en la fabricación de etanol. Con miel pobre se pueden obtener 112 kg de azúcar por tonelada de caña, mientras que con miel rica 92 kg, aunque esos valores dependen del nivel de sacarosa de la caña.

El precio del azúcar dependerá del precio internacional o el acceso a los mercados preferentes. El bagazo de la caña es uno de los subproductos y se usa como fuente de energía. Por cada tonelada de caña se produce alrededor de 264 kg de bagazo (con un 50% de humedad), que se puede utilizar para la producción de energía eléctrica y calórica por medio de la cogeneración17.

17

SENER/BID/GTZ (2006). Op cit.

71

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Planta pre comercial de Clariant: bagazo de caña de azúcar descargado en el sistema de manipulación a granel.

Fuente: (htt39)https://www.interempresas.net/Quimica/Articulos/155415-Clariant-completa-extensa-serie-pruebasresiduos-cana-azucar-obtiene-excelentes-resultados.html

Uno de los subproductos de la fabricación de etanol es la vinaza. Se estima que por cada litro de alcohol se producen entre 10 y 15 litros de vinaza. La vinaza tiene una carga orgánica muy alta por lo que puede ser potencialmente contaminante si no recibe algún tipo de tratamiento. Uno de los usos que se le da es como fertilizante y también se les puede dar un tratamiento anaeróbico para la producción de biogás, el cual podría utilizarse para generación de energía eléctrica.

La vinaza es un desecho que se genera al producir alcohol a partir de la caña de azúcar. No provoca daños a la salud, pero sí mortandad de peces ya que al ser vertido en determinados cauces el oxígeno que está disuelto en el agua es consumido por la flora microbiológica, pero además contamina el ambiente por los malos olores que emana.

Fuente: (htt40)http://agronegocios.com.bo/vinazadel-desperdicio-al-beneficio-unapropuesta-para-la-agroindustria-crucena/

Producción de subproductos de etanol 65 ton/ha de caña de azúcar Productos

Miel pobre (c)

Miel rica (b)

Jugo directo

Azúcar (ton/ha)

7.28

5.98

0

Bagazo (ton/ha)

17

17

17

Vinazas (m3/ha)

5.7 - 8.6

11.1 - 16.7

52 - 78

Fuente: Servicio Holandés de Cooperación al Desarrollo SNV

72

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Producción de subproductos de etanol 85 ton/hade caña de azúcar Productos

Miel pobre (c)

Miel rica (b)

Jugo directo

Azúcar (ton/ha)

9.52

7.82

0

Bagazo (ton/ha)

22

22

22

Vinazas (m3/ha)

7.5 - 11

14.5 - 21.8

50.9 - 102

Fuente: Servicio Holandés de Cooperación al Desarrollo SNV

Acceso a energía Dado que el nivel de acceso a energía se considera para zonas rurales, éste no es el caso en la producción de etanol ya que su fabricación se realiza en los ingenios y los rendimientos de escala no permiten producir de forma descentralizada. En el caso del bagazo de caña, éste es utilizado para producir la energía requerida en el proceso de producción y, cuando es posible, se inyectan los excedentes a la red de electricidad.

Una tonelada de bagazo con 50% de humedad tiene un poder calorífico de 7.64 MJ18/kg11.

Los rendimientos potenciales por hectárea del bagazo como energía se presentan a continuación: Energía a partir de bagazo Casos

MJ/ha

65 ton/ha de caña

496,600

85 ton/ha de caña

649,400

Fuente: Servicio Holandés de Cooperación al Desarrollo SNV

Al procesar las vinazas para generar biogás, se estima un rendimiento de 0.45 m3 de biogás por kg removido de DQO (Demanda Química de Oxigeno)19. Las vinazas producidas de mieles pobres poseen alrededor de 65 kg de DQO.

18

Unidad de energía equivalente a un millón de julios. Se utiliza el símbolo MJ para abreviarlo.

1 MJ = 106 J 19

La DQO es “la cantidad de oxígeno necesario para oxidar la materia orgánica por medios químicos y convertirla en dióxido de carbono y agua”. La DQO se utiliza para medir el grado de contaminación y se

73

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Producción de biogás y energía de vinazas de miel pobre Producto / Caso Biogás m3/ha Electricidad kwh/ha

65 ton/ha

85 ton/ha

116.7 - 176.1

153.6 - 225.2

163 - 247

215 - 315

Fuente: Servicio Holandés de Cooperación al Desarrollo SNV

Proceso Biogás: La obtención de biogás por medio de la digestión anaerobia representa una buena opción para la valorización de los residuos generados en agricultura, ganadería e industrias agroalimentarias.

Fuente: (htt41)https://heuramedioambiente.wordpress.com/2013/05/08/biogas-y-residuos-2/

Reducción de emisiones de efecto invernadero El etanol al emplearse como sustituto de la gasolina reduciría las emisiones de efecto invernadero, ya que en la combustión del etanol se desprende CO2 que el cultivo había secuestrado previamente, por lo que no habría emisiones adicionales.

La Agencia Internacional de Energía (IEA por sus siglas en inglés) estima que un litro de gasolina convencional genera 2.3 kg de dióxido de carbono por cada litro de gasolina generado y quemado. Sin embargo, las operaciones de siembra, fertilización, transporte, etc. generan un incremento positivo de emisiones estimado en 0.2 kg de CO2 por litro de etanol producido. La reducción neta sería de 2.1 kg de CO2.

Reducciones de CO2 en tCO2/ha

Casos

Miel rica (b)

Jugo directo

Rendimiento de 65 ton/ha

Miel pobre (c) 1.2

2.3

10.9

Rendimiento de 85 ton/ha

1.6

3.1

14.3

Fuente: Servicio Holandés de Cooperación al Desarrollo SNV

expresa en miligramos de oxígeno diatómico por litro (mgO2/l). Cuanto mayor es la DQO más contaminante es la muestra

74

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Ingresos para el agricultor Los rendimientos dependen mucho de las condiciones del país. En el caso de México se estima que el agricultor puede tener un rendimiento de 61 pesos por tonelada de caña de temporal y de 111.50 pesos para caña cultivada con irrigación. Esto equivale a 5.7 y 10.4 US$/ton respectivamente (tipo de cambio: 10.7 en 2006). aunque no se cuenta con la información para el resto de países de América Latina, pero se presentan los precios de caña pagados al productor en algunos países.

Precios pagados al productor de Caña de Azúcar País

US$/ton

Costa Rica

17

El Salvador

20

Guatemala

18

R. Dominicana

20-25

Panamá

18

Honduras

18

Nicaragua

16

Fuente: Carlos Pastor. Proyectos y Costos de Producción de Etanol a base de caña de azúcar en Centroamérica y República Dominicana. Presentación.

Costos de establecimiento por hectárea: Estos dependen de las condiciones de cada país y de la tecnificación del cultivo. En el caso de El Salvador, para la zafra 20062007, se

estimaron los costos por manzana no tecnificada en US$ 783, lo que

equivaldría a 1,120 US$/ha, no se incluye el alquiler de la tierra20.

Requerimientos de mano de obra Los requerimientos de mano de obra pueden variar si la cosecha se realiza de forma mecanizada o manual. Se presenta a continuación la mano de obra utilizada por hectárea, realizando la cosecha manualmente, con base en datos de El Salvador estimados por el CENTA.

20

Ministerio de Agricultura y Ganadería de El Salvador (2007). Recopilación de información sobre caña de azúcar. Zafra 2006-2007.

75

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Requerimientos de mano de obra, en días-hombre por hectárea Actividad

Año inicial

Años (2-4)

Plantación

23

Mantenimiento

16

28

Cosecha

40

45

Cosecha (ind.)

2

2

81

75

Total

Fuente: Servicio Holandés de Cooperación al Desarrollo SNV

Costos de etanol El estudio de factibilidad de biocombustibles en México presenta los costos de producción de etanol para los 3 casos mencionados: miel pobre (c), miel rica (b) y jugo directo, a un costo de la caña de azúcar de 22 US$/ton.

Costos de etanol, en US$/litro (México) Tipo

Miel pobre (c)

Miel rica (b)

Jugo directo

Materia prima

0.26

0.21

0.27

Inversiones

0.09

0.09

0.1

Energía (*)

0

0

0

Otros

0.06

0.21

0.06

Total

0.40

0.52

0.43

Fuente: SENER. “Potenciales y Viabilidad del Uso de Bioetanol y Biodiésel para el Transporte en México”. (*) Autoabastecida con energía del bagazo.

También se presentan los costos actuales de la producción de etanol para Centroamérica y el Caribe.

76

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Costos de etanol para Centroamérica y el Caribe en US$/litro Origen de materia prima

Costa Rica

El Salvador

Guatemala

100% melazas

0.35

0.38

0.355

República Dominicana

Panamá

Honduras

100% mieles

Nicaragua

0.375

100% jugo

0.445

80% melaza20% jugo

0.374

50% melaza50% jugo

0.41

0.53 y 0.59

0.496

0.485

0.42

0.427

0.445

Fuente: Carlos Pastor. Proyectos y Costos de Producción de Etanol, Op.Cit.21

4.2.3.2. POTENCIAL ENERGÉTICO DE LOS RESIDUOS DE PALMA AFRICANA El cultivo de la palma africana es uno de los de mayor crecimiento en el país. Este cultivo es la principal fuente del aceite que se consume en el mercado nacional y en los últimos años ha adquirido también importancia como producto de exportación, para el caso, en el año 2007 se comercializaron en el mercado internacional 149 mil toneladas métricas de aceite, con un valor de USD 110.5 millones.

De acuerdo con estimaciones correspondientes a valores de producción de fruta del año 2008, existe un potencial teórico de cogeneración de 307,317 MWh / año (61.46 MWe) (Agüero, 2009). Por otro lado, se estima que actualmente se generan unos 28.6 millones de m3 de metano, que son liberados en su mayoría a la atmosfera, producto de la descomposición aeróbica en las lagunas de oxidación de la materia orgánica proveniente de los efluentes del proceso de extracción de aceite. Esto representa un potencial de generación de energía eléctrica de 47,759 MWh (9.5 MWe) y un adicional de

21

Los términos melazas y mieles son equivalentes a miel pobre (c) y miel rica (b) respectivamente.

77

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

recuperación calorífica de 21.26 MWth al utilizar sistemas de recuperación de calor en los gases de escape.

“Aumenta siembra de palma africana en Honduras”

“Aproximadamente 5,000 manzanas de tierra más serán cultivadas con palma africana en el 2015 en Honduras comparado con el año pasado.

La información fue revelada hoy lunes por el directivo de la Asociación de Productores Independientes de Palma Africana, Mario Ramón López.

Las exportaciones a Europa, México y El Salvador del aceite de la planta han dejado cerca de 400 millones de dólares.

Explicó que la producción de palma genera empleo a unas 18,000 familias y

estimula la economía de los municipios”. Fuente: (htt42)http://www.latribuna.hn/2015/10/19/aumenta-siembra-de-palma-africana-en-honduras/

Por el lado de los biocombustibles, desde el año 2006 el biodiesel es producido en el país. En la actualidad, existen proyectos para la producción de biodiesel a partir de palma de aceite y subproductos de tilapia (Gain Report, 2009). En el país, 540 mil hectáreas son aptas para el cultivo de aceite de palma y 197,700 hectáreas son necesarias para cubrir el 100% de la demanda actual de Diesel fósil (B100). Por otro lado, si el biodiesel se basa en la Jatropha, 416,226 hectáreas se necesitarían para la producción de B100.

Por lo tanto, la demanda local de biodiesel puede ser satisfecha completamente con la tierra disponible en el país (Ochoa, J. et al.2009).

Generación de Biocombustibles y Electricidad A partir de la Biomasa Fuente: (htt43)http://www.madrimasd.org/blogs/energiasalternativas/2009/09/14/124793

78

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

22

JORGE MARULANDA

Distintos actores de la cadena de palma africana participaron en el taller “Vinculación

de los Servicios de la Secretaría de Agricultura y Ganadería (SAG) a las demandas de las Cadenas Agroalimentarias”, el cual tuvo el objetivo de contribuir al fortalecimiento y organización del rubro; a través de la vinculación de los servicios ofrecidos por las diferentes dependencias de la SAG a las necesidades de la cadena.

La SAG ha identificado 32 cadenas, de las cuales es necesario conocer sus características, sus verdaderas necesidades tecnológicas, sociales y económicas, sus productos finales, sus tendencias de mercado y sus oportunidades.

La palma africana es una de las priorizadas. El siguiente cuadro lista los distintos actores que participaron en este taller. Se observa que hubo representación por parte del sector productivo, lo que permitió que los resultados tuvieran una adecuada representatividad de las necesidades del sector. También hubo participación de procesadores, comercializadores y proveedores de servicios, equipos e insumos. Este evento contó con la facilitación metodológica del programa PYMERURAL y la coordinación del facilitador de la cadena y el Programa Nacional de Desarrollo Agroalimentario (PRONAGRO). Se usaron herramientas muy utilizadas en las metodologías de Análisis de Cadenas de Valor.

Corte del fruto de la Palma Africana Fuente: (htt44)http://cepudohonduras.org/index.php/2018/04/02/cosecha-de-palma-africanafase-i-de-distintas-comunidades-tela-atlantida/

22

Análisis rápido de la cadena de valores, Palma Africana, Honduras 2011, SAG

79

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Transporte de Palma Africana Fuente: (htt45)http://www.laprensa.hn/honduras/regionales/343445-98/alta-producci%C3%B3n-depalma-africana

Involucrados producción y comercio Palma Africana

SECTOR PRIVADO

Producción Primaria

INVOLUCRADOS Proceso Comercio

Proveedores de servicios

Proveedores de insumos y equipos

Productores APROVA

2

APALCO

2

ARPA

1

ANAPIH

1

APRIPA

1

Exportadoras DINANT

1





HONDUPALMA

2





COAPALMA

3





PALCASA

1





ACEYDESA

2



Cooperativa Salamá

2



OTROS

80

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Agrupalma

1

Corapsa

1

FENAPALMAH

1

Agrotour

1

SECTOR PUBLICO SENASA

2

DICTA

1

SEDUCA

2

SAG Regional

3

CURLA

1

PropalmaSAG

1

PYMERURAL

1

PRONAGRO

2

Total Participantes

18

15

UCRADOS  = indicativo de que un actor participante también tiene otras funciones a lo largo de la cadena.

MAPEO DE LA CADENA23 Se actualizó el mapa de la cadena, el cual muestra los distintos actores en producción, procesamiento y comercialización, asimismo, se estipulan los canales de mercado desde la provisión de insumos hasta que el producto llega al consumidor final.

Las líneas punteadas simbolizan relaciones informales o puntuales, mientras que las sólidas, relaciones más formales. El mapa contiene información de tipo cuantitativa como rendimientos, áreas, producción, tasas de interés de crédito, entre otras. Asimismo,

23

“Síntesis de alternativas y estrategias Eco – energéticas para lograr objetivos productivos haciendo uso eficiente de la energía”. Ing. Gerardo a. Salgado Dirección de planificación y desarrollo, Arq. Norman Zúñiga, consultor.

81

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

informaciรณn cualitativa como servicios ofrecidos, certificaciones requeridas, productos, entre otras. El mapa visualiza la situaciรณn actual de la cadena.

Fruto de la Palma Africana Fuente: (htt46)http://www.gradesa.com/apalma.php

82

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Características generales de la Palma africana Nombre científico:

Elaeis guineensis Nombres comunes: Palma aceitera, palma africana (español); oil palm, African oil palm (inglés); dendê (portugués) La palma aceitera, conocida también como palma africana, es una palmera tropical que crece en climas cálidos en la franja ecuatorial de la Tierra. Puede crecer entre los 8.3 y 20 metros de altura, pero también se conocen variedades de menor tamaño. Pertenece al género Elaeis, junto con otras dos especies: la palma americana o noli (E. oleifera) y el corozo (E. odora).

De la palma africana se obtiene aceite de dos fuentes: del fruto (mesocarpio) y de la almendra. Al primero se le conoce como aceite de palma propiamente dicho, el segundo es el aceite de almendra o palmiste; ambos tienen propiedades físicas y químicas diferentes.

Palma Africana.

Fuente: (htt47)http://festagro.org/?p=4517

Tipos de suelo: El cultivo de la palma africana requiere suelos francos o francoarcillosos, sueltos y profundos. Deben ser suelos de topografía plana o ligeramente ondulada con buena permeabilidad y drenaje. El nivel de fertilidad debe ser de medio a alto24.

24

Ruperto Raygada Zambrano (2005). Manual Técnico para el Cultivo de la Palma Aceitera.

83

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Requerimientos de agua: La palma africana necesita grandes cantidades de agua, los rangos óptimos de precipitación anual se encuentran entre los 2000- 2500 mm, bien distribuidos durante todo el año y ningún mes menor a los 100 mm25. Se puede complementar con irrigación para alcanzar un mínimo de 150 mm por mes.

Clima: El hábitat de la palma africana es desde sabanas hasta bosques lluviosos. Las temperaturas máximas promedio en las que crece son de 29 a 33 grados centígrados y las mínimas de 22 a 24 grados centígrados.

Arquitectura del cultivo: La población óptima se estima en 143 plantas por hectárea, con distanciamientos de 9 por 7.8 m. En algunas regiones de África se realizan plantaciones de 138 plantas/ha, pero con parcelación triangular.

Cosecha: La propagación se realiza por semilla. El ciclo de producción empieza al tercer año, alcanza el máximo de producción entre los 7 y los 10 años. La recolección es manual y se realiza, generalmente, una vez por semana. Los racimos se deben recolectar cuando poseen el grado de madurez correcto.

Cosecha Fuente: (htt48)http://www.laprensa.hn/economia/laeconomia/346687-98/los-palmerosapuntan-a-mantener-bonanza-del-sector

25

Paramananthan (2003)., citado por Ruperto Raygada Zambrano. Op. cit.

6 SNV

84

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Experiencias previas de cultivo Tradicionalmente el aceite de palma africana ha sido usado para la fabricación de aceites, margarinas y jabones, entre otros. También se puede utilizar como combustible para motores estacionarios adaptados y últimamente se emplea como materia prima para la producción de biodiesel debido a su costo y buen rendimiento.

La Política Europea 2003/30/EG promovió que los países de la Unión Europea tuvieran un 2% de participación de biocombustibles en el mercado de combustibles fósiles para 2005. Esto permitió un gran crecimiento de la demanda del aceite de palma para la fabricación de biodiesel, debido a su precio menor con respecto a otros aceites. En Colombia, el aceite de palma es la principal materia prima para la producción de biodiesel.

En América Latina los principales productores de aceite de palma son Colombia, Ecuador, Costa Rica, Honduras y Guatemala. En el ámbito mundial, Malasia e Indonesia son los mayores productores y Colombia fue el quinto mayor productor en el año 2006.

Aprovechamiento de la biomasa de la palma africana: productos artesanales e industriales reportados para el material foliar y el estípite. Fuente: recopilación de Calle-Díaz y Murgueitio (2008); Shinoj et al. (2011) y Suhaily et al. (2012).

Fuente: (htt49)http://www.redalyc.org/jatsRepo/437/43750618016/html/index.html

Producción agrícola y rendimiento de biocombustibles En el año 2004, los rendimientos de las plantaciones de los principales productores de América Latina fueron los siguientes:

85

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Rendimiento del fruto de palma africana Países de América Latina País

ton/ha

Guatemala

28.1

Nicaragua

25

Honduras

24

Colombia

18.7

Perú

17.6

Costa Rica

14.3

Fuente: FAO Statistics. Promedios (2002-2006). Palma africana 7

Rendimiento del aceite: Los frutos poseen un rendimiento de aceite entre el 20 y el 25%26. Los rendimientos de aceite de palma en 2004 para algunos de estos países fueron: Costa Rica 3.95 ton/ha, Colombia 3.58 ton/ha y Honduras 3.10 ton/ha. El promedio mundial se ubicó en 3.46 ton/ha27.

Para efectos de estudio, se analizan 2 tipos de rendimiento: uno bueno de 25 ton/ha de fruto de palma y otro promedio de 18 ton/ha. Asumiendo un 20% de aceite y un 90% de eficiencia por extracción mecánica y 100% por solventes, el rendimiento de aceite por hectárea sería: Rendimientos de aceite de palma, en ton/ha por tipo de extracción Casos

Mecánica

Solventes

Rendimiento promedio por hectárea

3.6

3.96

Buen rendimiento por hectárea

5.0

5.5

Fuente: Servicio Holandés de Cooperación al Desarrollo SNV

26

SENER/BID/GTZ (2006). Potenciales y Viabilidad del Uso de Bioetanol y Biodiesel para el Transporte en México.

27

World Annual Oil, citado por ANIAME. La Palma de Aceite en el mundo.

86

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Uso de subproductos Del procesamiento del fruto se obtienen 2 productos: el aceite crudo de palma y el palmiste (almendra o nuez). Para la producción de biodiesel generalmente se utiliza el aceite crudo de palma (ACP), luego el palmiste es el principal subproducto del cual se obtiene el aceite del mismo nombre y la torta, la que sirve como alimento animal.

En 2004, el aceite de palmiste tuvo un precio en Colombia de 706 US$/ton; este precio se utiliza de referencia, aunque actualmente el precio del aceite de palmiste se encuentra en valores de 1,115 US$/ton (CIF Rotterdam)28.

(Foto de Palm Oil, A guide for users)

El aceite de palma se usa en todo el mundo en diversas técnicas culinarias y en productos alimenticios. Se usa como aceite de cocina, manteca y margarina.

Fuente: (htt50)http://aupec.univalle.edu.co/informes/mayo98/ceni.html

Otros subproductos del procesamiento son los racimos vacíos (EFB por sus siglas en inglés) y los efluentes del proceso de extracción (POME, en inglés), los cuales, generalmente, se reciclan en la plantación como fertilizantes orgánicos. Para el POME, es necesario aplicar un tratamiento previo, ya sea en lagunas de oxidación o en una planta de biogás.

Producción de subproductos de palma africana, en ton/ha Subproducto

Mín

Máx

Valor comercial

Aceite de palmiste (PKO)

0.36

0.50

706 US$/ ton

Torta de palmiste

0.45

0.63

n.a

Racimos vacíos de fruta (EBF) Efluentes (POME)

4.68

6.50

n.a

1.6

2.3

n.a

Fuente: Servicio Holandés de Cooperación al Desarrollo SNV

28

(www.fedepalma.org), al 8 de diciembre de 2007.8 SNV

87

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Acceso a energía Los principales productos del cultivo y su valor energético son los siguientes: Poder caloríficos productos de palma africana Producto

Poder calorífico

Aceite

37 MJ/kg

Racimos vacíos de fruta

6 MJ/kg

Fibras

10 MJ/kg

Cáscaras de semillas

18.8 MJ/kg

Fuentes: Weindorf (2007) y Chandran (2006).

Proceso del Biodiesel en la extracción de la Palma Africana Fuente: (El biodiésel, una alternativa al diésel convencional) (htt51)https://urbantecno.com/motor/biodiesel-alternativa-diesel

La energía potencial generada por los productos de palma africana por hectárea se presenta a continuación:

88

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Energía potencial por hectárea en MJ/ha Producto

Mín

Max

Aceite

131,868

203,500

Racimos vacíos de fruta

28,080

39,000

Fibras

21,600

30,000

Cáscaras de semillas

60,912

84,600

Fuente: Servicio Holandés de Cooperación al Desarrollo SNV

Los efluentes del procesamiento del aceite de palma se pueden utilizar para la producción de biogás. Se estima que se producen 14.4 m3 de biogás por cada tonelada de fruto de palma29.

9

Producción de biogás y energía de efluentes de palma africana Producto

Mín

Máx

Biogás m3/ha

259

360

Electricidad kwh/ha (36% eficiencia) E. térmica kwh/ha (40% eficiencia)

625

868

695

965

Fuente: Servicio Holandés de Cooperación al Desarrollo SNV

Reducción de emisiones de efecto invernadero El biodiesel fabricado con aceite de palma reducirá las emisiones al reemplazar al diésel fósil. Se estima que, por cada tonelada de biodiesel producida, se evitan 2.45 tCO2. Sin embargo, en este valor no se toma en cuenta el aumento en las emisiones por N2O en la fertilización ni el CO2 producido por maquinarias, transporte, etc.  Generación de biodiesel por hectárea: 3.6 a 5 ton/ha  Reducciones de CO2 por hectárea: 8.82 a 12.25 ton/ha

29

M.R Chandran (2006). Op. cit.

89

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

En el caso de la palma, la reducción de emisiones es cuestionada ya que, según algunos informes, para su cultivo se destruyen zonas boscosas, lo que causa un aumento en las emisiones de CO2 debido al carbono que deja de ser secuestrado por esos bosques. Sin embargo, si los nuevos cultivos de palma se hacen en tierras degradadas o no ocupadas, habrá un efecto positivo en la reducción de emisiones.

Ingresos para el agricultor Lazcano estima un rendimiento promedio para el agricultor, en México, de 2,657 pesos por hectárea, equivalente a 248 US$/ha (tipo de cambio: 10.7 pesos/US$)30.

En Brasil se estima una renta probable de 1,349 R$/ha, que equivale a 682.9 US$/ha (tipo de cambio: 2.02 R$/US$)31.

Costo de establecimiento por hectárea: La inversión para establecer una hectárea de palma africana se estima en 13,543 pesos mexicanos, para las condiciones de México en el año 2006, que equivalen a US$ 1,265 (tipo de cambio: 10.7 pesos/US$)15.

La Federación Nacional de Cultivadores de Palma de Aceite en Colombia, estima que el costo de plantación de palma por hectárea ronda entre los 1,950 y 2,550 dólares.

Requerimientos de mano de obra Para las condiciones de Colombia, se presentan los requerimientos de mano de obra en una hectárea.

Esta información proviene de una encuesta realizada en 2005 a 10 empresas del sector palmero en Colombia.

Fuente: (htt52)http://www.elcomercio.com/galerias/sembrios-palma-africana-afectadavirus.html

30

Ignacio Lazcano. La producción de biocombustibles en México ttp://www.agroetanolbiocombustible. com.mx/mexico_biodisel.html).

31

Edna de Cássia Carmélio. El Sello Social en El Programa de Biodiesel de Brasil. Conference 2006. Gobierno de Brasil. Seminario de OLADE.0 SNV

90

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Requerimientos de mano de obra, en días-hombre por hectárea para la Palma Africana Actividad

Año 0 y 1

Plantación Mantenimiento

Año 2 y 3

Año 4-6

Año 7

8.8

8.5

8.7

14.8

17.8

23

27

4 1.3

Cosecha Total

6

9

Fuente: Adaptado de Armando Corredor Ríos (2005). Estudio de actualización de costos de producción de aceite de palma en Colombia.

Costos de biodiesel y aceite vegetal (PPO) A fin de tener una visión sobre los costos del aceite vegetal y biodiesel, se presentan los casos de México y Colombia. Los datos de México se basan en los supuestos del “Estudio de factibilidad de biocombustibles en México para 2006”; la información de Colombia proviene del “Estudio de actualización de costos de producción de aceite de palma en Colombia, 2005”. Para determinar el costo del biodiesel se ha estimado un costo de transesterificación de 125 US$/ton y una eficiencia de conversión a biodiesel del 98%.

Costos de biodiesel y aceite vegetal supuestos para México Costos del producto Aceite vegetal US$/ton

Sin subproducto 306

Con subproductos 207

Biodiesel US$/ton

441

340

Biodiesel US$/litro

0.39

0.30

Fuente: Servicio Holandés de Cooperación al Desarrollo SNV

Costos de biodiesel y aceite vegetal supuestos para Colombia Costos del producto Aceite vegetal US$/ton

Sin subproducto 487

Con subproductos 442

Biodiesel US$/ton

625.4

579.1

Biodiesel US$/litro

0.55

0.51

Fuente: Servicio Holandés de Cooperación al Desarrollo SNV

91

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Esquema General Generación del Biodiesel Fuente: (htt53)http://www.agronoa.com.ar/noticias_desc.php?id=3919&catid=4

Fuente: aprovechado.html

(Htt1)Http://eerrbolivia.blogspot.com/2014/01/biodiesel-energetico-no-

4.2.3.3. POTENCIAL ENERGÉTICO DE LOS RESIDUOS FORESTALES La producción de residuos de la industria forestal, utilizables con fines energéticos, proviene principalmente de las actividades de aserrío y de transformación secundaria de la madera (elaboración de muebles, etc.). El volumen de los residuos generados por la industria de aserrío está entre 40% - 50% del volumen total de la madera procesada.

En el año 2008 se obtuvieron aproximadamente 341,900 m3 de residuos equivalentes energéticamente a unos 25.72 MWe. En el país, las experiencias para generación local de energía eléctrica a partir de residuos forestales han sido aplicadas moderada y actualmente están funcionando regularmente en algunos aserraderos del país.

92

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Biomasa puede ser: ·Residuos agrícolas: paja, orujos... ·Residuos forestales: ramas finas... ·Restos de madera de las industrias forestales: astillas, serrín... ·Cultivos energéticos: cardo ·Residuos ganaderos: purines y otros excrementos del ganado Fuente: (htt54)http://www.quieroapuntes.com/energias-renovables-y-no-renovables_2.html

Aserraderos potenciales generadores de energía Fuente: (htt55)https://onfcr.org/article/aserraderos-potenciales-generadores-de-energia/

Estado Actual de la Bioenergía 

La bioenergía es clave para la transición energética.

La Bioenergía puede

representar hasta 60% de TODOS los renovables en 2050. Clave para no rebasar los 2℃. 

Grandes oportunidades para el desarrollo rural y economías locales; desarrollo tecnológico endógeno



Priorizar el desarrollo integral de la bioenergía



¡NO sólo biocombustibles líquidos! El mayor potencial está en generación de calor y electricidad



Enfatizar uso eficiente de biomasa “tradicional” (leña), uso de residuos orgánicos (biogás,

biodiesel

a

partir

aceites

usados,

cogeneración

en

ingenios/agroindustrias) 

Desarrollo con criterios estrictos de sustentabilidad (esquemas de certificación)

93

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA



JORGE MARULANDA

Revolución en el mercado global de astillas y pellets (ej, co-combustión en carboeléctricas)



Nuevos diseños de sistemas productivos: se necesita ver el ciclo de vida completo, mejorar rendimientos, reducir insumos, integrar residuos, autogenerar la energía del cultivo., evitar presión de cambio de uso del suelo en otros lugares.

Uso Global de la Bioenergía

Fuente: (htt56)https://slideplayer.es/slide/2731315/

La Bioenergía domina En la transición a los renovables Estimaciones Potencial

del de

la

Bioenergía32

Orientados a la Oferta: se estudia la oferta potencial tomando en cuenta la competencia con otros usos, factores biofísicos y las limitaciones ambientales y socioeconómicas de la producción de biomasa.

32

Fuente Batidzirai et al, 2012

94

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Orientados a la demanda: Se enfocan al potencial económico. Se estudia la biomasa que se requiere para conseguir metas como seguridad alimentaria, cuotas de energía renovable o, alternativamente, cuánta biomasa para energía podría conseguirse de haber competencia en el mercado con otros productos agrícolas/forestales.

Modelos Integrados (IAM): Incluyen condiciones de oferta y demanda. Pueden ser espacialmente explícitos. Ejemplos: IMAGE, MiniCAM, etc.

Estudios de impacto: Estudian las implicaciones sociales y ecológicas de distintas metas relacionadas con la bioenergía (ej. Un % de mezcla de combustibles)

El uso de biomasa tradicional es muy heterogéneo

Tipos de Biomasa

Biomasa: Materia orgánica originada en un proceso biológico, espontáneo o provocado, utilizable como fuente de energía.

Fuente: (htt57)http://gestion-calidad.com/biomasa

95

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Tipos de Biomasa Disponibles

Aplicaciones Energéticas

Fuente: (htt58)https://es.slideshare.net/Progeauchile/estrategias-para-la-conve

96

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Tratamientos de la Biomasa para generar Energía

Fuente: (htt59)https://es.slideshare.net/Progeauchile/estrategias-para-la-conve

4.2.3.3.1. LOS PELLETS Los pellets33 nos brindan una oportunidad única para utilizar los inmensos recursos lignocelulósicos34 provenientes de las numerosas industrias y explotaciones forestales.

Los principales países potenciales productores de pellets son Argentina, Brasil, Paraguay, Uruguay y Chile y países del área centroamericana como Honduras y Costa Rica.

Y los Países líderes en producción y consumo de pellets: Suecia, EEUU y Canadá. También Italia y Austria.

Pellets de Madera. Fuente: (htt60)http://www.panatec-power.com/pellet-madera.php

33

El pellet es un tipo de combustible granulado alargado a base de madera. El pellet se fabrica mediante prensado de serrín donde la propia lignina hace de aglomerante. No se necesita ni pegamento ni ninguna otra sustancia más que la misma madera.

34

La lignocelulosa es el principal componente de la pared celular de las plantas, esta biomasa producida por la fotosíntesis es la fuente de carbono renovable

97

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

El negocio del pellet tiene dos formas de entender una misma industria:  grandes fábricas de más de más de 100.000 toneladas de capacidad anual orientadas a la exportación de pellet industrial a grandes consumidores europeos 

pequeñas de 50.000 a 4000 t/año‐que introducen la fabricación de pellets como parte o extensión “lógica” de sus procesos productivos: fábricas de pallets, aserraderos, industria del mueble y otras que destinan su producción al mercado local y a la exportación de pellet doméstico a Italia, Austria o España.

Las ventas en 2009 fueron de 582 mill.€. Es la mayor empresa finlandesa que focaliza el 100% de actividad en producción de energía procedente de biomasa forestal.

La UE se piensa que en momentos de crisis el uso de las EERR35 es una importante fuente de generación de empleo y riqueza local: Importar energía cuesta dinero, exportar energía genera dinero. La seguridad del suministro es una cuestión clave para la UE, vistos los cortes de gas natural de Rusia. Según La Agencia para el Ahorro Energético de Alta Austria (OÖEnergisparvervand), en 39 países encuestados la industria del pellet genera 63.000 empleos directos.

Holandeses y daneses se aseguran el suministro a gran escala con pellet internacional que llega a sus puertos (120‐170 euros/ton, CIF Rotterdam); otros países cercanos están montando sistemas de distribución por tierra desde estos puertos para abastecerse. El suministro de pellets de origen local es el que menos CO2 produce. La clave para el éxito del pellet local tiene que ser la certificación y la seguridad den el suministro, en la Alta Austria ya hay instaladas 20.000 calderas de pellets y la Agencia recibe 10.000 consultas al año, lo que demuestra el potencial de crecimiento.

Sólo en grandes centrales eléctricas o de cogeneración, el mercado internacional cobra sentido. En EEUU el uso de los residuos agrícolas puede reducir en 59.000 millones de litros el consumo de combustibles fósiles. Los residuos agrícolas son hasta 10 veces más baratos que los de madera o el serrín: si se utilizaran el 10% de los residuos Agrícolas de EEUU, China y Canadá para fabricación de agripellets, se abastecerían

En contabilidad, el estado de resultados, estado de rendimiento económico o estado de pérdidas y ganancias, es un estado financiero que muestra ordenada y detalladamente la forma de cómo se obtuvo el resultado del ejercicio durante un periodo determinado.

35

98

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

energéticamente dos países como Suecia, aunque se supone que este tipo de pellets demorará de 5 a 10 años en despegar.

Los pellets son pequeños cilindros hechos mediante prensado a alta temperatura. La materia prima es madera natural procedente de subproducto (serrines, astillas y leñas descortezadas) de la industria de la 1ª transformación de la madera, aunque a veces se pueden emplear directamente apeas de monte previamente descortezadas.

Fuente: (htt61)http://www.pelletsasturias.com/es/pelletsdemadera.asp

Máquina de hacer pellets de madera Fuente: (htt62)https://www.solostocks.com/venta-productos/otros-productos-relacionados-conenergia/maquina-de-hacer-pellets-de-madera-4178264

El comportamiento de la biomasa torrefactada36 es muy similar al del carbón, por lo que los pellets torrefactados pueden ser la solución en la sustitución del carbón en las

36

la torrefacción convierte la joven e inestable biomasa en un carbón estable, resistente al agua, con alto contenido energético y sin impurezas.

99

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

centrales térmicas: el proceso de torrefactado aumenta la capacidad calorífica del pellet de madera hasta 70% extra, y reduce los costes de transporte y manipulación.

El producto torrefactado es hidrófobo, reduce en un 90% las emisiones de CO2 en comparación con el Carbón, sería competitivo si el carbón se sitúa a 70‐80 €/t y la emisión de CO2 a 25‐35 €/t.

Producto torrefactado Fuente: (htt63)http://task32.ieabioenergy.com/news/

Una tonelada de pellets genera 16.8 GJ y torrefaccionado 70% más, o sea que una ton de pellets torrefaccionada tiene un valor de 280 euros CIF Rotterdam y en el 2015 178 euros CIF Rotterdam. A partir de 2014‐2015 el pellet torrefactado será, pues, competitivo sin ayudas públicas.

A nivel mundial se observa un escenario energético en el que se evidencia una clara crisis energética debido al constante incremento en el consumo de energía y a que las mayores reservas de combustibles fósiles se encuentran en algunos países, lo que produce una incertidumbre en el abastecimiento de estos.

Frente a esta situación los países más desarrollados han incrementado sus estudios para obtener energías alternativas a un costo que permita sostener el crecimiento socioeconómico con el menor impacto ambiental. Una solución para lograr el cambio en la matriz energética que permita reemplazar, en al menos un cierto porcentaje, los combustibles de origen fósil y alcanzar en el futuro la autosuficiencia, es el desarrollo de energías renovables de origen orgánico (biomasa).

100

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Proceso de Gasificación Fuente: (htt64)http://multitekingenieros.com/gasificacion_madera

Los recursos de la biomasa se encuentran disponibles en distintas formas o tipos, incluyendo cultivos energéticos dedicados, residuos de agricultura y forestales, plantas acuáticas, desechos humanos y animales, desechos municipales, entre otros.

Para el aprovechamiento de la biomasa se debe considerar humedad, heterogeneidad, dificultad de transporte y manipulación, etc. Todas características necesarias para determinar cuál es la tecnología más adecuada para el tratamiento de cada tipo de biomasa que permita obtener el mayor rendimiento energético por el aprovechamiento del recurso biomásico.

Con residuos muy húmedos (>75%) es óptima la digestión anaeróbica para producción de Biogás puede utilizarse como tal o para generar electricidad. Biomasa con un porcentaje de 50% de humedad tiene un mejor desarrollo con digestión seca; mientras que para recursos con un contenido de humedad menor al 20% es conveniente realizar procesos termoquímicos como la gasificación37.

37 La gasificación es un proceso termoquímico en el que un sustrato carbonoso (carbón, biomasa, plástico) es transformado en un gas combustible mediante una serie de reacciones que ocurren en presencia de un agente gasificante (aire, oxígeno, vapor de agua o hidrógeno)

101

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Honduras posee todas las condiciones y posibilidades para la producción de biomasa con fines energéticos a partir de los residuos existentes o bien disponiendo de la extensión de la tierra para el desarrollo de nuevas plantaciones y cultivos no tradicionales. La oferta de biomasa es amplia, se compone de residuos provenientes de las actividades de desarrollo

económico

de

los

municipios y de la silvicultura.

Biomasa de Residuos Forestales Fuente: (htt65)https://e-ficiencia.com/que-es-la-biomasa/

Otra alternativa es la de producir cultivos energéticos con el fin de valorizar las tierras y darles uso con cultivos adecuados que sean resistentes a las condiciones marginales que pudieran tener por tratarse de zonas no aptas para la agricultura, demasiadas salinas, medanosas, etc.

Una característica importante de los cultivos energéticos es el rápido crecimiento y además es deseable que sean especies perennes, con capacidad re-brotadora, presentar una alta resistencia soportando la competencia de malezas y el ataque de plagas. Un ejemplo son los cultivos lignocelulósicos en áreas de secano y plantaciones leñosas como eucaliptus para zonas de regadío.

Una opción interesante es utilizar caña (Arundo Donax) que se trata de una gramínea que no es comestible, se adapta a diferentes variedades de suelos, incluyendo las tierras marginales, tiene un valor calórico elevado semejante al de la biomasa leñosa, es posible la cosecha en ciclos de cuatro meses (48-52% de humedad), soporta un secado natural después de cosecha, tolera condiciones climáticas extremas como inundaciones y sequías severas obteniendo, en secano, un rendimiento que puede llegar a 19-26 t/ha/año y es posible realizar una cosecha mecanizada.

102

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Caña (Arundo Donax) Fuente: (htt66)http://www.sustentator.com/bloges/2011/01/del-caaveral-al-tanque-las-nuevasfronteras-del-biocombustible/

Los cultivos implantados y explotados con el objetivo de la obtención de biomasa tienen como

ventaja

la

predictibilidad

de

su

disposición y la concentración asegurando el suministro. En nuestro país están dadas las condiciones para que obtenida la biomasa (cosechada o recogida) sea trasladada con o sin compactación a una instalación de tipo industrial en la que es transformada en un combustible, o convertida directamente en calor y/o electricidad.

Rendimiento Teórico38 Si sometemos al proceso de gasificación biomasa residual con un bajo contenido de humedad (<30%) es posible a partir de 1,4 ton/año de residuo generar un gas combustible que puede ser utilizado para la alimentación de una planta de cogeneración de 1 Mwe de capacidad.

Todas las tecnologías pueden a contribuir a disminuir la actual dependencia de los combustibles fósiles, pero la biomasa como fuente energética, constituye una alternativa económica, ambiental y socialmente viable a los combustibles fósiles tradicionales por tratarse de un recurso disponible localmente.

El uso eficiente de los recursos de la biomasa ofrece oportunidades de desarrollo de la comunidad en general, fuente de empleo, una mejor infraestructura energética evitando que el aumento del consumo energético ponga en peligro el medio ambiente, seguridad de abastecimiento garantizando la sostenibilidad del medio ambiente y cumple con el concepto de energía distribuida, aliviando el sistema de transporte nacional. La utilización de biomasa como fuente de energía promueve la utilización de residuos existentes y fomenta el desarrollo de los cultivos energéticos y nuevas plantaciones.

38

Generación de Energía con cultivos y residuos forestales, Ing. Horacio Pinasco. TECNORED CONSULTORES S.A.

103

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Es importante destacar que el potencial de aprovechamiento energético de la biomasa en Honduras es mayor a su actual utilización y para su desarrollo futuro es necesario realizar una importante tarea de difusión de las posibilidades existentes y de las tecnologías disponibles para su uso.

La implementación de generación de energía con fuentes renovables permitirá mejorar la composición de la matriz energética nacional y favorecerá el aprovechamiento de residuos de las actividades agropecuarias y forestales regionales como así también los derivados de su procesamiento, cuya transformación energética constituye una alternativa económica y medioambientalmente viable al mismo tiempo que valoriza las cadenas productivas regionales promoviendo el desarrollo económico y social de las comunidades locales especialmente en zonas carentes del suministro energético por red.

Biomasa de Residuos Forestales Fuente: (htt67)http://www.energiasrenovablesinfo.com/biomasa/biomasa-ventajas-desventajas/ 39

Los cultivos lignocelulósicos40, tanto agrícolas como forestales, que se realicen para

la producción de biocombustibles sólidos para aplicaciones térmicas o para la generación de calor y electricidad, deberían tener o aproximarse lo máximo posible a una serie de características que se relacionan a continuación. Los cultivos energéticos, como cualquier otro, deben sacar partido de la naturaleza, pero en ningún caso obviar sus leyes. Por tanto, sería recomendable tener en cuenta lo siguiente:

39

Biomasa, Cultivos energéticos, IDEA (Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía), Madrid, España 40 Relativo a la lignocelulosa, es decir a la combinación de lignina y celulosa que fortalece las células de determinadas especies vegetales, en especial las forestales. Relativo a los cultivos así denominados, destinados a producir biomasa con fines energéticos.

104

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

 Que se adapten a las condiciones edafo41-climáticas del lugar donde se implanten: las plantas dan las productividades mayores en aquellos lugares que reúnen condiciones que les sean más favorables.  Que tengan altos niveles de productividad en biomasa con bajos costes de producción: las explotaciones que requieren mucha atención cultural son complicadas y caras de explotar.  Que sean rentables, económicamente hablando, para el agricultor.  Que no tengan, en lo posible, un gran aprovechamiento alimentario en paralelo, con el objetivo de garantizar el suministro, sin una subida de precios que perjudique a la larga tanto a la explotación agrícola en sí como a las industrias alimentaria y energética.  Que tengan un fácil manejo y que requieran técnicas y maquinarias lo más conocidas y comunes entre los agricultores.  Que presente balance energético positivo. Es decir que se extraiga de ellos más energía de la que se invierte en el cultivo y su puesta en planta de energía.  Que la biomasa producida se adecue a los fines para los que va a ser utilizada: como materia prima para pellets, para producción térmica, para generación o cogeneración de calor y electricidad.  Que no contribuyan a degradar el medio ambiente (por ejemplo, empobrecer el suelo) y permitan la fácil recuperación de la tierra, para implantar posteriormente otros cultivos en algunos casos. Cuando sea posible, que la rotación sea factible y beneficiosa en todas las etapas Como en el caso del ámbito agrícola, en el forestal existe la posibilidad de realizar aprovechamientos tradicionales de producción de leñas, y del cultivo y explotación de especies que tradicionalmente han sido destinadas a la industria de la madera, papel, tablero, mueble…, pero que ahora pueden ser igualmente explotadas desde la óptica de la producción de combustible. De igual modo, para la producción de biomasa entran en juego nuevas especies que no tenían interés como productoras de materia prima industrial.

41

Edafología: Ciencia que estudia la naturaleza del suelo en tanto que hábitat de las plantas.

105

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Biomasa – Energía, Fuente: (htt68)http://maquinariapanaderiaonline.com/biomasa-energia-articulo/

4.2.3.3.2. BIOMASA RESIDUAL La obtención de biomasa residual del monte se puede realizar mediante cinco sistemas principales de trabajo.

1. Saca de pies completos y astillado/triturado.

Consiste en el apeo (tala) con un cabezal multifunción de árboles de pequeño porte, su recogida en un autocargardor y su posterior apilado en cargadero. Lo ideal es que tras su apilado y, por tanto, tras un breve periodo de pre secado, se realice el astillado de la madera sobre un contenedor o con una astilladora o trituradora incorporada a un camión.

La BIOMASA es una energía renovable de futuro, respetuosa con el Medio ambiente, que contribuye al cumplimiento del Protocolo de Kyoto.

Fuente: (htt69)https://www.banicospain.es/biomasa-cantabria/

106

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Recolección de los Residuos Agrícolas para la Biomasa.

Fuente: (htt70)http://www.universatil.com/modules/noticias/noticia.php?noticia=7803

Este sistema de obtención de biomasa puede tener una buena aplicación para resalveos42 de Quercus (género de árboles de gran porte, habitualmente) y clareos (hacerse algo

menos denso o espeso) de especies comerciales (pinos, hayas…). No es el sistema más barato de extracción de biomasa dado el tamaño del material a manejar.

Ejemplo de Resalveos.

Fuente: (htt71)http://www.agroanuncios.es/anuncios/servicios-agrarios/resalveos-envalladolid.html

2. Saca de restos y astillado o triturado fijo Fundamentalmente consiste en la separación de los restos durante el aprovechamiento principal, teniendo cuidado de dejar los residuos concentrados, para abaratar el posterior desembosque a cargadero o borde de pista, para su pre secado y astillado fijo en cargadero sobre camión, o con una astilladora incorporada al camión.

La aplicación de este sistema es muy eficiente para corte de pinares, de eucaliptos y de chopos; este sistema es el más económico en montes grandes y el que mejor se adapta

42

Tratamiento selvícola de los montes poblados con encina, alcornoque, rebollo o melojo y quejigo, con presencia simultánea de árboles procedentes de semilla y cepa o raíz, mediante el que se eliminan, selectivamente, parte de los brotes de cepa y raíz de cada edad, dejando y formando, mediante poda ligera, los mejores en número adecuado a las características del lugar

107

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

a las condiciones invernales, ya que se pueden sacar los residuos y el material astillado a borde de calle.

Aprovechamiento de restos de corta en monte alto para biomasa sólida.

Fuente: (htt72)http://www.agro-alimentarias.coop/ficheros/doc/02175.pdf

3. Astillado móvil en monte El primer requisito es apilar el material residual del aprovechamiento, lo más concentrado posible en monte. Este residuo se astilla bien con una trituradora remolcada por un tractor, o bien por una trituradora integrada en un autocargardor, y su posterior desembosque. Las aplicaciones de este sistema son: cortas hecho de pinares o eucaliptos, ambas en montes pequeños, con el inconveniente de la dificultad de encontrar cargaderos y el consiguiente aumento del coste del transporte de las máquinas.

4. Empacado en monte y astillado en fábrica Es el planteamiento más adecuado para grandes cantidades de biomasa, y grandes distancias desde el monte hasta el lugar de utilización energética. Es admisible que se transporten piedras y otras impurezas porque:  En destino, es fácil que haya instalaciones de separación y triturado  Los costes de transporte se reducen sensiblemente debido a la compactación

108

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Una de las ventajas es que emplea los mismos métodos y maquinaria que para la madera (trituradoras/astilladoras, camiones, auto cargadores) reduciendo problemas logísticos al aumentar la densidad del material.

Este sistema tiene una buena aplicación para corte de pinares o de eucalipto, en fincas pequeñas con accesos complejos, siempre y cuando el consumidor sea de tamaño medio o grande con radio de abastecimiento amplio.

Astilladora Trituradora para Madera.

Fuente: (htt73)https://www.milanuncios.com/otrasvehiculos-industriales/astilladora-trituradorapara-madera-244297908.htm

5. Extracción y aprovechamiento de tocones43 Es el sistema más caro, pero su uso se está extendiendo por la gran demanda de los países nórdicos. La extracción se realiza con una retroexcavadora adaptada y luego se realiza una pre-trituración lenta (al no haber maquinaria específica para esta biomasa, la operación es realizada con trituradoras de áridos) e incluso previa al transporte, aunque en algunos casos se transporta en bruto y es tratado en fábrica desde el principio.

Normalmente los clientes de esta biomasa dan tratamientos secundarios a la madera (limpieza, triturado/astillado definitivo). Este sistema es ideal en deforestaciones para infraestructuras (autovías), destoconado de eucaliptos con problemas sanitarios o por cambio de cultivo.

43

Parte de tronco que queda unida a la raíz cuando se ha cortado el árbol.

109

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Trituradoras de Tocones.

Fuente: (htt74)http://www.lippel.com.br/es/categorias/processamento/rachadores-de-madeirae-destocadores

Monte alto

Definición: El que está poblado de árboles grandes. Estos mismos árboles.

El monte alto es el que está formado por plantas que son el resultado de la reproducción sexual que proviene de semilla. Al monte alto, al que tradicionalmente se ha orientado hacia labores protectoras o productoras, hoy se le puede añadir un aprovechamiento que es complementario a todas las tareas de apeo y podas, que se realizan como parte del tratamiento de las masas.

Hasta la pasada década de los 70, el aprovechamiento parcial de los residuos del apeo de árboles y otros residuos de los tratamientos forestales, se utilizaba para calefacción en zonas rurales.

Ese

aprovechamiento

marginal,

ya

casi

abandonado por varias decenas de años, vuelve a cobrar interés en el actual marco económico y normativo de la biomasa, sobre la base de unos elevados precios de los combustibles y de una garantía de retribución razonable de la energía de la biomasa.

Ejemplo de Monte Alto (Parque Nacional Montaña de Celaque, Honduras)

Fuente (htt75): http://www.xplorhonduras.com/parque-nacional-montana-de-celaque/ Esta nueva versión del tradicional negocio de las leñas se ve reforzada por la disponibilidad comercial de una maquinaria eficaz y versátil que casi elimina los trabajos manuales pesados de antaño. Casi de forma coetánea al inicio del abandono de la leña como combustible principal en las zonas rurales, en los años sesenta del pasado siglo se realizaron grandes repoblaciones cuyo turno ya está cercano. Sin embargo, no es

110

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

previsible el aprovechamiento maderable de tales masas por razones técnicas, de calidad y económicas.

Al igual que en grandes superficies de monte bajo, la falta de un tratamiento adecuado está haciendo envejecer y deteriorarse prematuramente esos bosques. Por tanto, habría que considerar la posibilidad de dar un tratamiento adecuado a dichas masas, pensando en recuperar gran cantidad de la biomasa producida con fines energéticos.

Monte bajo

Definición: El que está poblado de arbustos, matas o hierbas. Estos mismos arbustos, matas o hierbas.

Desde el punto de vista del aprovechamiento energético, las principales características del monte bajo son: 

Rápido crecimiento inicial de los brotes (chirpiales). La producción media por hectárea y año de materia seca es muy elevada, aproximadamente el doble que en monte alto de la misma especie y edad.



La espesura se recupera muy rápidamente tras la corta, lo cual es positivo para la protección contra la erosión y para la fauna silvestre. Este proceso es más lento en las especies que sólo rebrotan de cepa.

En cuanto al tratamiento del monte bajo energético, no difiere mucho del tradicional, tan sólo se observa en algunos lugares el hecho de dejar algunos árboles padres, los de mejor porte, quizá para intentar una reproducción por semilla, cuestión esta no muy probable dado el vigor de los brotes que no permitiría la emergencia de los brinzales44.

El método para calcular el turno del monte bajo energético es sencillo en objetivos, quedando reducido al aprovechamiento de la máxima materia a extraer a un coste razonable. En cuanto a la estrategia y prácticas de corta es recomendable:

44

Planta joven o retoño que procede directamente de semilla.

111

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Ejemplo de Monte Bajo (Reserva Biológica El Uyuca, Honduras) Fuente: (htt76)https://hondudiario.com/2018/03/12/reserva-biologica-el-uyuca-una-ruta-idealpara-el-verano-2018/



Realizar el corte durante la parada vegetativa, excepto si hay riesgos ciertos de

heladas, plagas y enfermedades. La ventaja de realizarla en esta época es la disponibilidad de maquinaria y mano de obra y, por tanto, a un costo menor. Por tanto, si en la zona de interés, en tal época hay fuerte demanda de personal y maquinaria para otras actividades, habrá que reconsiderar el momento del corte, pues el costo de la mano de obra de esta operación es significativo sobre el coste de obtención de la biomasa. 

Cortar el tronco lo más a ras de tierra posible, para que los rebrotes puedan

independizarse mejor así de la cepa madre, y para aprovechar cuanta más biomasa mejor, dado que la parte más gruesa del pie es junto al cuello de la raíz. 

Dar el corte inclinado para que la humedad escurra, eliminando la necesidad de

aplicar protectores contra las pudriciones en los cortes.

Producción Los montes bajos se mantienen productivos durante muchos años, incluso sin una verdadera regeneración sexual intermedia, debido a la corta de las cepas. La producción media por hectárea y año varía relativamente poco y lo hace entre un 20-25% arriba o abajo respecto a la del turno ideal.

La productividad puede ser muy elevada. Algunas experiencias han dado como resultado valores de hasta 4 t/ha y año. El rendimiento de apeo puede alcanzar entre 3.400 y 5.100 kg/día, dependiendo de la densidad del monte y de las características del terreno.

112

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

4.2.3.3.3. AGRICULTURA TRADICIONAL Especies de la agricultura tradicional Entre estas especies se encuentran los cereales, el girasol, etcétera, y en general, plantas anuales que se han venido cultivando con el objetivo de utilizar sus frutos y semillas para la alimentación humana, animal y para la industria textil y química, entre otras.

En este punto, es importante distinguir entre cultivos de invierno y de verano ya que sus características, y las exigencias de riego, sobre todo, son críticas a la hora de estudiar su idoneidad, viabilidad, su productividad y rentabilidad, tanto en términos agronómicos, medioambientales y energéticos como económicos. Por otro lado, en determinados lugares donde se dispone de agua y el clima es adecuado, las especies de verano más prometedoras son el maíz y el sorgo. Para efectos del análisis en la generación de biomasa, mencionaremos, las especies consideradas con mayores posibilidades Producción de biomasa de maíz45 La planta del maíz tropical es bastante robusta, con excesivo follaje; hojas anchas y crecimiento vigoroso, regulado tanto por factores genéticos como ambientales para competir con las malezas o bien soportar mayores niveles de daño de comedores de follaje, por lo cual aventaja a materiales de otras latitudes en grosor de tallos, brácteas de capacho e integralmente en la producción de biomasa, para usar la planta como forraje o para ensilaje en la alimentación del ganado.

Para realizar este trabajo se evaluaron tres maíces mejorados (dos híbridos y una variedad), en dos densidades de población (44.444 y 55.555 plantas/ha), en tres regiones productoras de maíz tropical (Cereté a 30 msnm; Palmira a 1000 msnm y Chinchiná a 1381m de altitud en la zona cafetera central) en los cuales se midieron las variables agronómicas que tienen que ver con producción de biomasa (rendimiento biológico).

45

Evaluación de la producción de biomasa de maíz en condiciones del trópico colombiano, Ospina - I.A. MSc Fenalce Henry Vanegas - I.A. MSc Gerente Fenalce, Fabio Polanía - I.A. MSc

113

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Con base en la información sobre acumulación de materia seca y área foliar del dosel, se determinaron algunas tasas de desarrollo estructural y componentes funcionales de intercambio de carbono.

Altura de planta La altura de planta osciló entre 2 y 3 metros (Figura 1). En promedio, la planta de maíz alcanzó mayor altura en Montería durante el 2004A y creció menos en Palmira durante el mismo periodo, presentando una altura media en la zona cafetera (cerca de 2,60m).

Cantidad de hojas totales emitidas por la planta Independiente del material, las plantas emitieron alrededor de 12-14 hojas, mientras que en Chinchiná el maíz alcanzó a desarrollar hasta 20 hojas durante su ciclo vegetativo.

Partes de la planta de Maíz Nombre común: Maíz Nombre científico: Zea mays Familia: Gramíneas Género: Zea Fuente: (htt77)https://pmolina59.blogspot.com/2017/01/cultivo-de-maiz.html

114

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Sexualidad de la Planta Fuente: (htt78)http://www.biologia.edu.ar/botanica/tema5/5_1sexualidad.htm

Algunos investigadores indican que la temperatura es el factor que más influye sobre la cantidad de hojas producidas por la planta, mientras que otros factores como la falta de agua o de nutrientes, afecta en menor medida ésta característica.

Proceso de Generación de Etanol para Cereales Fuente: (htt79)https://bgreenproject.wordpress.com/2013/05/07/biomasa-conversion-enenergia-y-sistemas-de-aprovechamiento/

115

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

El cultivo del maíz produce una gran cantidad de biomasa, de la cual el hombre cosecha apenas cerca del 50% en forma de grano. El resto, corresponde a diversas estructuras de la planta tales como caña, hoja, limbos y mazorca entre otros. La producción de biomasa residual que genera un cultivo de maíz de grano (cañas, hojas, chalas y mazorcas), fluctúa entre 20 a 35 toneladas por hectárea y en el maíz de choclo (cañas y hojas) varía entre 16 a 25 toneladas por hectárea.

La proporción entre los componentes del residuo depende principalmente de la variedad, nivel de fertilización y tipo de cultivar (Cuadro).

Proporción de los diferentes componentes de una planta de maíz Componente Panoja

Porcentaje del peso seco del maíz 12.0

Tallos

17.6

Chalas

8.9

Total, caña

38.5

Mazorca

11.8

Grano

49.7

Total, espiga

61.5

Fuente: (htt80)http://www.pasturasdeamerica.com/utilizacion-forrajes/residuos-

agricolas/maiz/ Cada una de estas estructuras posee características físico-químicas propias, lo que le confiere un valor nutritivo muy diferente, dependiendo de si el residuo corresponde a maíz de grano o maíz para consumo fresco. Los tallos presentan las estructuras más lignificadas y de menor contenido de proteína bruta (3.1%) y las hojas entre 4 y 7 %, (Cuadro).

116

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Proteína bruta y digestibilidad de la materia seca en diferentes componentes del rastrojo de maíz Componente

PB

DIVMS

Hojas

4.5

55.6

Tallos

3.1

59.7

Chalas

4.7

69.1

Mazorcas

4.7

58.0

Cañas + Hojas

4.2

55.8

%

(htt81)http://www.pasturasdeamerica.com/utilizacion-forrajes/residuosagricolas/maiz/ Fuente:

La pared celular presenta un mayor porcentaje de hemicelulosa que de celulosa. El bajo porcentaje de lignina en los restos de la planta del maíz lo hace más digestible que las pajas de cereales, siendo a su vez, más rico en azúcares solubles. Por estas razones, este residuo presenta un valor energético superior al de las pajas de cereales, fluctuando entre 1.69 y 2.1 Mcal/k de MS. La tasa de degradación de la materia seca a nivel del rumen es baja y lenta, alcanzando niveles del 22%, lo que afecta el consumo, que no supera los 1.2 a 1.5 kg/1000.75 para bovinos.

Por otra parte, y dependiendo del tipo de cultivo, el método de cosecha y almacenamiento, la calidad puede variar considerablemente. En el maíz destinado a uso o consumo en fresco, el residuo que queda en el campo es de mejor calidad en cuanto a digestibilidad y contenido proteico, pero con diferencia de energía, ya que se ha retirado la mazorca. La digestibilidad de este residuo, así como la concentración de nutrientes, será significativamente superior a las del residuo de maíz destinado a grano.

Recolección, tratamiento y ensilaje Aun cuando la biomasa producida por el maíz es alta, en el caso de la cosecha mecánica un porcentaje importante de los componentes no se puede colectar, ya que quedan muy picados. Sin embargo, se puede utilizar directamente con animales a pastoreo. Se estima

117

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

que, al pastorear un rastrojo de maíz con bovinos, se pierde entre un 50 y 70 %, pudiendo mantenerse 1.5 unidades animales (UA) por hectárea durante 90-100 días.

En el caso de maíz de consumo fresco, se puede colectar con una ensiladora de maíz o por corte manual para posterior ensilado. El uso de ensiladora tiene la ventaja que el residuo quedará trozado. Debido a que la fibra de la caña de maíz es muy larga, tiende a permanecer mucho tiempo en el rumen, siendo necesario picarla para mejorar la tasa de pasaje y el consumo.

En el caso de rastrojo de maíz seco, el tratamiento químico con NaOH, al igual que en las pajas de cereales, ha demostrado ser efectivo, obteniéndose incrementos de 12 unidades digestibles y de 25 unidades porcentuales en el consumo (Monterola et al., 1999).

Cereales Aunque existe una amplia oferta de posibilidades de nuevos cultivos en la bibliografía para producir biomasa, los cereales, dada la tradición de cultivo existente en nuestro país, son uno de los más apropiados para la producción de biomasa para la producción de calor o de calor y electricidad.

Fuente: (htt82)https://biotrendies.com/rankings/cereales/fibra

Todas las especies de cereales de invierno son susceptibles de utilizarse en la producción de energía (trigos, cebadas, triticales46, avenas y centenos principalmente), aunque unos serán más favorables que otros para el uso energético.

Los triticales, avenas y centenos son las especies con menores índices de cosecha (biomasa grano/biomasa total) lo que las hace más favorables al aprovechamiento de su biomasa integral para producir energía. Avenas y centenos tienen además la ventaja

46

El triticale es un cereal sintético que procede del cruzamiento entre trigo y centeno.

118

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

de ser menores demandantes de nitrógeno y, por tanto, menos costosos de producir.

Aunque no hay que obviar que también son más sensibles al encamado y menos aconsejables en tierras de alta productividad.

El sistema de cultivo es el mismo si hablamos de una producción de grano que si hablamos de una producción de biomasa, siendo la recolección el único elemento diferente a tener en cuenta (siega de la planta entera y empacada posterior). De este modo, los costos de producción son similares a los costos tradicionales de producir cereales, aunque la recolección de la biomasa es más costosa económicamente que la recolección del grano.

Esto hace que los costos totales de producir biomasa sean actualmente superiores a la producción de grano, aunque los sistemas de recolección de la biomasa actuales tienen todavía mucho que evolucionar, mejorando su eficiencia y reduciendo por tanto el coste final. Es razonable pensar que los costos finales de producir biomasa con cereales se sitúen en un horizonte próximo en torno al 20% por encima de la producción de grano, (según estimaciones del ITGA de Navarra, España). De un modo sencillo se puede estimar que los precios de la biomasa de los cereales deberían situarse próximos a la mitad del precio del grano del mismo cereal.

Secadero de maíz, cereales, con opción quemador de pellets y biomasa Fuente: (htt83)http://bulimpex.com/secaderos/?page_id=77

Sorgo (Sorghum bicolor) El sorgo es una especie anual de origen tropical, de la familia de las gramíneas. Sus variedades para obtención de grano o forrajeras son conocidas de tiempo atrás. Entre las variedades susceptibles de cultivos con fines de producción de biomasa lignocelulósica destaca el sorgo para fibra.

119

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Cultivo del Sorgo

El sorgo para fibra, con las limitaciones de temperatura y necesidad de riegos, es de los cultivos más prometedores en cuanto a la producción de biomasa. Los aprovechamientos energéticos de este cultivo son dos: la producción del grano para la obtención de biocarburantes, y el resto de la planta (que puede crecer hasta los 4 m de altura) para usos térmicos o eléctricos.

Los rendimientos son muy variables en función de la zona de cultivo; en el Sur de España se han obtenido datos muy positivos en cuanto a la producción de materia seca en condiciones de cultivo exigentes (fertilidad, disponibilidad de agua y temperaturas suaves). Existen empresas e instituciones españolas realizando experiencias cuyos resultados publicados estiman la productividad en 80 t/ha. Los resultados indican que se podrían obtener por ha 10 kg de azúcar y 17 t de materia seca. Para obtener buenas producciones hacen falta suelos de mediana a buena calidad, siembra para obtener de 3

150.000 a 200.000 plantas/ha y riegos de 7.000 m /ha y año.

Bioetanol, el sorgo como alternativa en la producción de biocombustible Fuente: (htt84)http://www.emprendedorxxi.coop/html/actualidad/noticias_noticia.asp?IdNoticia=12307

120

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

4.2.4.

JORGE MARULANDA

POTENCIAL ENERGÉTICO DEL CAFÉ

De acuerdo con el informe del Banco Central de Honduras, en el 2007 el café se convirtió en el principal producto agrícola de exportación del país (Banco Central de Honduras, 2011), lo que refleja la importancia del café en la economía, cumpliendo además un importante papel social con los 80,000 productores registrados.

El café se cultiva en 15 de los 18 departamentos del país. Del total de los productores, 95.2% son pequeños propietarios con volúmenes de producción menores a 9.2 toneladas; 4.5% son medianos productores con volúmenes de 9.2- 46 toneladas; y sólo 0.3% (170 productores) son considerados grandes productores con cosechas anuales de más de 46 toneladas. El 93% de la producción se destina a la exportación y el 7% restante se distribuye entre los torrefactores (IHCAFE, 2010a, IHCAFE, 2010b).

Fuente: (htt85)http://www.elheraldo.hn/regionales/612397-218/honduras-mujeres-ofrecen-sufuerza-laboral-en-las-montanas-de-cafe-delCopyright © www.elheraldo.hn

En la temporada 2007-2008, se obtuvieron alrededor de 88,000 Toneladas Métricas de cascarilla disponibles para el uso energético, correspondientes a una generación de energía eléctrica teórica de 62,655 MWh (16 MWe). Aunque en la actualidad el único uso dado a este residuo es en el secado de café en las centrales de acopio.

121

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

47

JORGE MARULANDA

Producción de biogás a partir de aguas mieles y pulpa de café

El uso de la Biomasa (cultivos energéticos y desechos orgánicos) como fuente de energía representa un equilibrado ciclo cerrado del carbono con respecto al dióxido de carbono de la atmósfera. En investigaciones desarrolladas en varios países de Latinoamérica se demostró que resulta factible implementar proyectos de biogás ya que estos no necesitan una gran inversión en infraestructura y son más fáciles de construir en comunidades rurales donde la gente no tiene fácil acceso a las fuentes de energía (Lokey 2009).

Esquema de la estructura del grano de café Fuente: (htt86)https://www.monografias.com/trabajos94/pulpa-cafe-consideraciones-suaprovechamiento-biotecnologico/pulpa-cafe-consideraciones-su-aprovechamientobiotecnologico.shtml

El biogás puede ser un subproducto del tratamiento anaeróbico de desechos orgánicos y aguas residuales; optando por ser utilizado a nivel familiar para la cocción de alimentos, energía eléctrica o calentamiento de agua, y la producción de biol48, compuesto generalmente utilizado como fertilizante orgánico. La composición promedio del biogás es dado por gases como el metano, dióxido de carbono, nitrógeno, hidrógeno y sulfuro de

hidrógeno, siendo el metano el componente energético útil. La producción de

combustible que realiza el biodigestor depende de la cantidad de metano a ser producido según el tipo de sustrato. En el Cuadro se presenta cómo está distribuido el volumen de los gases dentro de un biodigestor (Herrero 2005).

47 Producción de biogás a partir de aguas mieles y pulpa de café, Denisse Andrea Balseca de la Cadena Juan Carlos

Cabrera Bastidas: Zamorano, Honduras Noviembre, 211 48 El Biol es el resultado de la fermentación de estiércol y agua a través de la descomposición y transformaciones químicas de residuos orgánicos en un ambiente anaerobio. Tras salir del biodigestor, este material ya no huele y no atrae insectos una vez utilizado en los suelos.

122

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Composición de gases del biogás Componentes

% de volúmenes

Metano ()

55-65

Dióxido de Carbono ()

34-45

Nitrógeno ()

0-3

Hidrógeno ()

0-1

Sulfuro de Hidrógeno ()

0-1

Fuente: (Vera 1996)

Durante el proceso de producción de biogás intervienen bacterias anaeróbicas que se encargan de descomponer los compuestos orgánicos complejos. Para esto ellas deben de vivir en la ausencia de oxígeno. En este proceso como podemos ver en la figura ocurren cuatro de fases (Drapcho 2008).

La primera fase es la hidrólisis donde el alto peso molecular de los polímeros insolubles como polisacáridos, proteínas y grasa son demasiado grandes para poder ser transportadas por la membrada de la célula bacteriana. En la hidrólisis se utilizan enzimas diferentes que son sintetizadas dentro de las células bacterianas en pequeñas cantidades y se secretan en el medio ambiente que rodea a la bacteria hasta que ellos entran en contacto con el polímero.

Polisacáridos como la celulosa y la hemicelulosa son hidrolizados a glucosa y xilosa por enzimas de celulosa y hemicelulosa. La proteasa y lipasa hidrolizan las proteínas y lípidos a su constituyente aminoácido y ácidos grasos de cadena larga. Estos compuestos entran a la célula por transporte pasivo, una vez que la bacteria siente un incremento en la degradación del producto, los genes que producen esta enzima regulan un incremento en la cantidad de enzimas que están siendo secretadas por el ambiente. Así evitamos que la bacteria no gaste energía celular generando energía. La tasa de hidrólisis se mide por pH, composición de sustrato y tamaño de las partículas.

La segunda fase es la acidogénesis en este proceso comienza con la fermentación que es la transformación de monómeros de azúcar a piruvatos y ATP, estos son transportados por NADH. Luego esta bacteria de fermentación convierte el piruvato y aminoácido en

123

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

una serie de cadenas cortas de ácidos orgánicos. Durante la reacción de fermentación, el NADH es oxidado para producir NAD, mientras que los intermediarios orgánicos de la vía de fermentación son reducidos La tercera fase es la acetogénesis donde la bacteria acetogénica ayuda en la fermentación de ácido acético, hidrógeno y dióxido de carbono. Para que ocurra esto se debe de fermentar las cadenas cortas de ácidos orgánicos y ácidos grasos producto de la hidrólisis de los lípidos.

La cuarta y última fase es la metalogénesis aquí el metano es producido por dos caminos y por dos grupos microbianos diferentes. Este paso es el más importante porque los grupos microbianos utilizan acetato para remover la fuente de acidez y consumen hidrógeno para que pueda seguir creciendo la bacteria syntrophic bacterium, si esta deja de crecer las cadenas cortas de ácido orgánico se acumularán y se producirá una disminución de pH y el ambiente se vuelve desfavorable para el crecimiento de la bacteria metanogénicas.

Hidrólisis

Ácido Génesis

Metanogenesis

Proceso de la producción de metano.

Fuente: Aprovechamiento energético de residuos ganaderos (Flotas et al. 1997)

124

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Por cada dólar que Honduras exporta 53 centavos son aportados por productos agrícolas.

De acuerdo con un informe anual de IHCAFE, la producción de café se encuentra dentro del rango de los productos con mayor ingreso de divisas registrando en el 2010. De toda esta producción cafetalera, el municipio de Güinope ubicado dentro del departamento del Paraíso de donde se obtuvieron las muestras para la investigación representa QQ 6,800 de café oro y de 10.40 de productividad QQ Oro/M, lo que le ubica dentro del departamento del Paraíso en uno de los principales proveedores de café oro para la región.

Toda esta producción es generada no solo por las grandes compañías sino también por las medianos y pequeños productores de café del municipio (IHCAFE, 2009). Dado que el municipio de Güinope no posee obras de alcantarillado para el manejo de residuos industriales, la mayor cantidad de desechos y aguas mieles derivadas de la producción de café son vertidos en las fuentes de agua provocando altos índices de contaminación y malos olores durante la temporada de corte de café.

Laguna de oxidación de agua miel.

Fuente: (htt87)https://www.anacafe.org/glifos/index.php?title=Caficultura_ManejoSubproductos

125

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Los biodigestores plásticos son cámaras de digestión anaeróbica donde la descomposición de los desechos orgánicos se da por acción de las bacterias. Estas bacterias toman como alimento el carbono (para producir energía) y el nitrógeno (construcción de estructuras 4 celulares) y lo transforman para producir metano, anhídrido carbónico, monóxido de carbono y anhídrido sulfuroso. Esta tecnología procesa las excretas animales y vegetales para producir combustible (biogás) y abono orgánico (biol) (Herrera 2005).

Biodigestor en bolsa doble de polietileno de bajo costo, modelo Taiwán, Operando en una finca familiar Fuente: (Htt2)Https://ecocosas.com/energias-renovables/biodigestor/

Funcionamiento de un Biodigestor Fuente: (htt88)http://www.bioero.com/biotecnologia/como-funciona-un-biodigestor.html

126

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

El objetivo de este estudio consistió en identificar la producción de biogás a partir de aguas mieles y pulpa de café ejecutando cuatro repeticiones a partir de tres diferentes mezclas de sustrato. Se determinó la eficiencia del uso de aguas mieles de café para la producción de biogás en términos de cantidad de sustrato vs. Biogás producido. También se verificó el potencial del uso de los biodigestores para: el tratamiento de aguas residuales mediante análisis de laboratorio de DQO, nitrógeno, fósforo y potasio (NPK), sólidos totales (ST), sólidos volátiles (SV), coliformes totales (CT) y fecales (CF) al inicio y al final de la investigación.

Desechos de café para generar energía renovable Fuente: (htt89)http://unag.org.ni/2833-2/

Materiales y métodos El estudio del aprovechamiento de biomasa para producir energía se realizó en un laboratorio de campo montado en la carrera de Desarrollo Socioeconómico y Ambiente.

De la escuela agrícola Panamericana (El Zamorano).

Se utilizaron muestras de pulpa de café y aguas mieles recolectadas durante el mes de febrero en la zona cafetalera de Güinope, dado que la actividad cafetalera se intensifica en los meses de enero a marzo. Además, se utilizó estiércol de ganado lechero (Zamorano) como fuente de inóculo de bacterias metanogénicas.

Se utilizaron biodigestores tipo batch que son tanques herméticos donde el biogás es producido en un medio anaeróbico. Este tipo de biodigestores, conocidos también como sistemas discontinuos; se basan en la teoría todo adentro todo afuera. Esto quiere decir que se carga de materia orgánica una sola vez y la descarga (biol) se efectúa una vez que se ha terminado de producir el gas metano (Botero 1987).

127

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Biodigestor tipo Batch.

Fuente: (htt90)http://ricardo.bizhat.com/rmr-prigeds/biodigestores-biogas.htm

Se utilizaron 12 biodigestores con capacidad de 18,92 litros cada uno. Se llenaron al 70 % de su capacidad y se sellaron con masilla epóxica para evitar fugas potenciales de biogás. Antes de realizar los tratamientos se realizó una titulación para regular el pH a un rango entre 6.5-7.5 que es el que necesitan las bacterias metanogénicas para trabajar. Posteriormente se ajustó el pH a 7 diluyendo hidróxido de sodio en muestras de 500 ml de sustrato.

Se realizó este proceso para mejorar las condiciones del medio donde se desenvuelven las bacterias, si el pH baja y se vuelve más ácido la acción de las bacterias metanogénicas puede inhibirse y, esto puede ocasionar el aumento de la proporción de gas carbónico en el biogás (Botero 1987).

Se construyó un manómetro con hojas milimetradas para medir la presión y volumen del biogás producido y así poder calcular el volumen de metano potencial generado por los diferentes sustratos. Se utilizaron tres combinaciones de sustrato con cuatro repeticiones, las cuales se muestran en el Cuadro.

Porcentaje de sustratos y cantidad de experimentos por tratamiento Tratamiento

Pulpa de Café

Aguas Mieles

T1

40

20

T2

40

T3

Agua

Estiércol 40

20

40

30

70

Fuente: Producción de biogás a partir de aguas mieles y pulpa de café, Denisse Andrea Balseca de la Cadena, Juan Carlos Cabrera Bastidas, Zamorano.

128

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Se midió la temperatura de los biodigestores con un termómetro electrónico de temperatura de superficies. Esta variable es necesaria tomarla en cuenta ya que la producción de biogás es directamente proporcional a la temperatura. La digestión anaeróbica se da a temperaturas de 30˚C y 70˚C, pero la mayor eficiencia de conversión de sustrato en biogás se obtiene en el rango mesofílico de 30˚C a 40˚C y termofílico de 55˚C a 60˚C. Luego de regular el pH y tomar la temperatura de los sustratos se tomó una muestra de los tratamientos. Luego se procedió analizar las muestras al principio y al final del experimento en los siguientes parámetros: NPK realizados en el laboratorio de suelos de Zamorano; pruebas de sólidos volátiles, DQO (demanda química de oxigeno) y sólidos volátiles, realizadas por el laboratorio UNILAB de la universidad UNITEC; y los análisis de sólidos realizados en el laboratorio de aguas de la Carrera de DSEA. Los análisis de relación Carbono: Nitrógeno fueron realizados en el Laboratorio de Suelos de Zamorano. En un biodigestor esta relación debe ser óptima para el desarrollo de los microorganismos y bacterias responsables de la producción de metano, y debe estar comprendida entre los valores de 9:1 y 25:1 (Joannon 1983).

De igual manera se conoce que una relación baja, es decir una cantidad excesiva de nitrógeno, causará que grandes cantidades de nitrógeno se produzcan en el biodigestor en la forma de amoníaco lo que hará que la presencia de metano sea mínima y no se tendrá una producción de gas para quemarlo como biocombustible.

Para el análisis de sólidos totales (ST) se tomó una muestra de 50ml de cada uno de los sustratos y se pesó junto al recipiente. Luego se metió al horno a una temperatura de 75˚C con un tiempo de retención aproximado de 24 horas, hasta que la muestra se evaporó. Una vez evaporada, se pesó y se sacó el peso del total de los sólidos totales después de la evaporación de los compuestos líquidos. El análisis de sólidos totales permite medir principalmente la concentración de materia orgánica y la cantidad de sólidos totales en los biodigestores. Idealmente para tener una buena producción de gas los ST deben ser mayores al 33 % del compuesto o sustrato vertido (GTZ e ISAT s.f.).

129

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

El análisis de DQO en los biodigestores es un indicador de la calidad de agua, generalmente es usado para identificar si el sistema de tratamiento de agua está funcionando, ya que nos indica si ha ocurrido un aumento o una disminución de contaminantes en los residuos. Según la Norma Técnica de Calidad de Agua de Honduras, el valor de este parámetro para ser vertido en la fuente debe ser inferior a 200 ml/L.

Cocinar con gas en un sistema eficiente y limpio, sin inhalar emanaciones tóxicas y sin dañar el medio ambiente.

Fuente: (htt91)http://news.bbc.co.uk/hi/spanish/science/newsid_7695000/7695940.stm

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Después de un tiempo de retención de 47 días, la producción promedio diaria de biogás en el tratamiento 1 (aguas mieles, estiércol, pulpa de café) fue de 0.03 m³, en el tratamiento 2 (estiércol y agua) fue de 0.04 m³ y en el tratamiento 3 (estiércol y agua) fue de 0.03 m³ Cuadro 3).

Medias (+ ds) para la producción de biogás para cada uno de los tratamientos.

Tratamientos T1 T2 T3

PB (m³) 0.03 0.04 0.03

DE 0.04 0.04 0.04

pH 6.86 6.88 6.90

T (˚C) 30.33 30.78 30.62

Días 47 47 47

PB = producción promedio diario de biogás; T = temperatura, T1 = mezcla de 40 % pulpa de café 20 % aguas mieles 40 % estiércol; T2 = mezcla de 40 %pulpa de café 20 %agua 40 % estiércol; T3 = 30 % agua 70 % estiércol. Tiempo de retención: 47 días.

La media de pH se encuentra en los rangos estimados de 6 a 7 y el rango de temperatura ambiente fue 30 C a 40 C, lo que indica que existió un medio ideal para la producción bacteriana.

130

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

ANOVA (análisis de varianza)

Entre Grupos Dentro de los Grupos

Suma de cuadrados 0.001

Gl 2

Media de Cuadrados 0.001

0.237

138

0.002

F

Sig.

0.392

0.677

Fuente: Producción de biogás a partir de aguas mieles y pulpa de café, Denisse Andrea Balseca de la Cadena, Juan Carlos Cabrera Bastidas, Zamorano.

Se aplicó la prueba estadística de análisis de varianza (ANOVA), obteniendo un valor de significancia de 0.677, mayor a 0.05, lo que indica que no hubo una diferencia significativa entre los tratamientos. Cabe recalcar que en los tres tratamientos hubo parámetros adecuados para que las bacterias pudieran actuar y poder producir biogás.

La temperatura en la producción de biogás fue uno de los parámetros más determinantes que se evaluó para la generación de biogás. En el Siguiente Cuadro se puede ver los valores de temperatura de los Biodigestores, temperatura ambiente máxima y mínima obtenida en los tratamientos T1, T2, T3 y como éstas han influenciado en la producción de biogás. Se observa que el tratamiento 1 (aguas mieles, pulpa de café y estiércol) obtuvieron valores cercanos al tratamiento 3 (agua y estiércol) y el tratamiento 2 (pulpa de café, agua y estiércol) produjo menos cantidad de biogás.

Relación entre la producción de biogás y temperatura del biodigestor y la temperatura ambiente para cada uno de los tratamientos.

Trat.

T1 T2 T3

TB 30.33 30.78 30.62

TAP 38 38 38

TA Max. 26 26 26

TA Min. 14.66 14.66 14.66

Biogás(L) 1.68 1.4 1.68

Trat.= tratamiento; TB= temperatura del biodigestor; TAP= temperatura ambiente promedio, TAMáx.= temperatura ambiente máxima, L = litros, TAMin.= temperatura ambiente mínima.

La producción de biogás incrementó entre los días 14 al 29, alcanzando niveles de producción de biogás mayores a 0.06 m3 y luego comenzó a descender, pero nunca llegó a cero, sino manteniéndose en una producción de 0.02 m3. La temperatura del biodigestor obtuvo valores similares a la temperatura ambiente máxima y mínima, encontrándose en el rango de 25 C y 30 C

131

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

En el segundo tratamiento se observó un incremento de la producción de biogás desde el día 16 al 25 (días 31 al 40 desde el inicio del experimento). A diferencia del tratamiento 1, la temperatura promedio de los Biodigestores del tratamiento 2 fue mayor (30 C a 40 C) dado a la ubicación de los Biodigestores en el laboratorio (la luz solar llegaba con mayor intensidad). Este factor produjo una temperatura media mayor por biodigestor, donde se obtuvieron picos más altos de producción de biogás durante los días 18 al 20, si afectó levemente el volumen total de biogás producido.

Ejemplos de Biodigestor Fuente: (htt92)http://biodigestion.blogspot.com/p/tipos-de-biodigestores.html

Al comparar la producción de biogás con la temperatura ambiente máxima y mínima, se observó que estas variables tuvieron un impacto en la producción de biogás. Se observó una relación directamente proporcional entre la producción de biogás y la temperatura ambiente entre los días 16 al 30 (31 al 45 de inicio del experimento). Sin embargo, como se encontró en estudios previos (Williamet et al. 1995), según cómo va avanzando el tiempo del experimento estos van incrementados y las cantidades empiezan a disminuir cuando la fase metanogénica ha concluido.

La temperatura interna de cada biodigestor es mayor que la temperatura ambiente generado por la interacción de las bacterias, la transmisión calorífica y la transmisión de fluidos que afectan directamente al biodigestor elevando su temperatura a sus rangos metanogénicos.

132

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Producción de Biogás por sustrato Sustrato

Producción (Litros de Biogás/Kg de sustrato) 126.88

Estiércol Pulpa de Café

128.00

Aguas Mieles

126.98

Fuente: Producción de biogás a partir de aguas mieles y pulpa de café, Denisse Andrea Balseca de la Cadena, Juan Carlos Cabrera Bastidas, Zamorano.

En relación con la producción de biogás producido por kilogramo de sustrato, la pulpa de café produjo mayor volumen de biogás en comparación con los otros dos sustratos. De acuerdo con Dinsdale (1996), el contenido de metano que puede contener la pulpa de café varía entre los valores de 61 a 70 %, mientras que Botero (1987) y Ntengwe et al. (2010) reportan un valor de 50 % - 70 % de contenido de metano para el estiércol de ganado vacuno. Estos valores no indican que la producción de biogás fuera la misma en los tratamientos, ya que la producción de metano estará condicionada tanto al tipo de sustrato, como a la interacción de las bacterias en las diferentes fases que ocurren en el proceso de generación de biogás.

La producción de biogás está definida por la cantidad de sustrato, pero no se observaron diferencia en la producción de biogás entre los distintos tipos de sustratos (Figura 5), además aquí se puede ver que el error estándar de +.0.04 en todos los tratamientos es igual, ya que no hubo gran diferencia en la producción de biogás, lo que nos dice que producir con ganado lechero y aguas mieles y pulpas de café es rentable para ganaderos y caficultores, con esto ellos están obteniendo una nueva fuente de energía y a su vez reduciendo sus costos. Otros parámetros considerados en la producción de biogás fueron el efecto de la DQO, sólidos volátiles, sólidos totales y relación C/N. Resultado tratamiento al inicio y final del experimento

DQO (mg/L) SV (mg/L) pH C/N

T1 40,089

Inicial T2 44,436

T3 19,320

T1 46,927

Final T2 36,448

T3 5,922

14,013

38,420

56,290

28,465

16,438

3,600

7.0 3.82

7.0 8.22

7.0 1.17

6.2 14.05

5.9 8.79

6.4 9.98

133

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

Remoción Demanda Química de Oxígeno (DQO) Sólidos Volátiles (SV) Sólidos Totales (ST)

JORGE MARULANDA

Tratamientos T3 69 %

18 %

-17 %

94 %

57 %

-103 %

-0.35 %

-0.09 %

-0.20 %

T2

T1

Fuente: Producción de biogás a partir de aguas mieles y pulpa de café, Denisse Andrea Balseca de la Cadena, Juan Carlos Cabrera Bastidas, Zamorano

Se observó que en el T3 (tratamiento con estiércol), hubo una remoción de DQO de 69 % a diferencia del T1 cuya remoción es negativa e indica que, en vez de haber disminuido los contaminantes, estos aumentaron. Esto se debió a que al principio del experimento la pulpa de café al ser sólida no pudo homogeneizarse con el resto de los sustratos causando que su DQO inicial sea menor a su DQO final y de -17 % de remoción.

La remoción negativa significa que aumentó la carga orgánica del tratamiento 1 ya que la descomposición de la pulpa de café tarda 45 días en un medio anaeróbico (Clifford 1990).

Esto se debe a las propiedades químicas que posee la pulpa. La lignina es un compuesto con polímeros insolubles que se encuentra en las paredes celulares de la pulpa de café, esta contiene 52 % de lignina y la hace resistente a la biodegradación bacteriana, además el exceso de su contenido reduce la digestibilidad de los polisacáridos fibrosos (Barahona 1999). Por estas características la cantidad de DQO al principio de la producción de biogás fue menor en relación con la DQO final. Este mismo efecto hace que haya un aumento de presencia de sólidos totales y volátiles en los análisis finales en la muestra T1.

En cuanto a los parámetros de DQO para el tratamiento T2 se obtuvieron porcentajes de remoción del 18 % lo cual son relativamente bajos, aunque se acerca a los valores encontrados (Dindsdale 1996). Tanto el T1 como el T2 contenían pulpa de café. En cuanto a la relación carbono nitrógeno, en cada uno de los tratamientos observamos que se tiene una relación bastante baja al inicio del experimento. Sin embargo, los valores encontrados en las muestras finales nos indican que las bacterias contaron con

134

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

suficiente material disponible para la producción de biogás una vez que se inició el proceso de descomposición de la materia orgánica dentro de los biodigestores.

La producción de Biol generada por las aguas mieles y pulpa de café se las puede utilizar como bio-fertilizante en las fincas cafetaleras, esto da un resultado económicamente importante pues reduce la compra y consumo de productos químicos hechos con petróleo, además esto reduce los costos de producción. Hoy en día el mercado de insumos alimenticios está teniendo una tendencia hacia lo orgánico y natural. Con el uso de biodigestores se logra un porcentaje de DQO de 18 % y de 57 % de sólidos volátiles lo que hace factible para los caficultores el uso de este sistema como un sistema de reducción de las emisiones de contaminantes y tratamiento de agua, ya que está reduciendo el 18% de contaminación generada por la producción de café.

Beneficios del Biogás.

Fuente: (htt93)https://www.monografias.com/trabajos68/usos-pulpa-cafe/usos-pulpacafe2.shtml

135

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Fuente: (htt94)https://domobiogas.com/blog/beneficios-del-biogas/

4.2.5.

BIOGÁS A PARTIR DE DESECHOS ANIMALES

El potencial para la generación de energía a partir de biogás proveniente de desechos de ganado y estiércol de aves de corral en Honduras se estima en 72 MW (Agüero, 2009). Sin embargo, no hay proyectos o regulaciones nacionales orientadas a la utilización de biogás a partir de fuentes animales.

Breve histórico del biogás doméstico en honduras En Honduras, durante los años 80, luego de la crisis del petróleo en 1979, las Energías renovables tuvieron un primer impulso teniendo el apoyo de organismos Como la FAO y la cooperación bilateral. En particular, durante los años 80, la FAO Apoyó la capacitación de técnicos hondureños en Brasil y china en la construcción y manejo de biodigestores modelo domo fijo; posteriormente se promovió la construcción de aproximadamente 60 unidades de este tipo de biodigestores, en fincas de propiedad privada49 “durante el período 1990-2004, también se construyeron biodigestores del tipo Taiwán o saco plástico. La mayoría de ellos como esfuerzos aislados y construidos a Través de proyectos con los sectores más pobres de la población por lo que el mecanismo más recurrente fue la donación”. (multiconsult/snv 2008)

49

Estudio de factibilidad para un programa nacional de biogás en honduras entrevista con ing. Oscar rubí.

136

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Actualmente, existen diversos organismos que promueven los biodigestores, pero sin coordinación entre ellos, lo que limita el aprendizaje social con respecto a la tecnología.

Por ejemplo, todas las evaluaciones sobre la tecnología, que encontramos durante este estudio, son fundamentalmente sobre los aspectos técnicos; en donde los aspectos sociales y culturales son tratados de manera marginal.

Los biodigestores te ayudan a sacarle todo el provecho a tu finca. Recicla el estiércol de ganado y obtén gas para cocinar y biofertilizante para tus cultivos.

Fuente: (htt95)http://www.tecnosolsa.com.ni/index.php/service/biodigestores/#!

En algunos proyectos se identificó que el seguimiento al correcto funcionamiento de los biodigestores no es continuo y el personal técnico no tiene suficiente conocimiento práctico y científico sobre la tecnología. Algunas ONG y proyectos que actualmente están impulsando la construcción de Biodigestores son: • FUCOSOH (ish) trabaja desde el 2004 en santa bárbara en donde introdujo 25 biodigestores de saco plástico y continúa promoviéndolos entre su población meta.

• DIMA está trabajando con biodigestores de domo fijo en la cordillera del Merendón, con el fin de mitigar la contaminación de las aguas mieles derivadas de beneficios húmedos de café ubicados en la cuenca. Tiene programado la construcción de 50 biodigestores, en alianza con aguas de San Pedro, el club rotario y la fundación merendón, de los cuales se han construido 10 pero solo 3 están funcionando.

• CATIE- FOCUENCAS está trabajando en la zona del valle de ángeles en Francisco Morazán, y tiene programado la construcción de 10 biodigestores de saco plástico, pero al momento ha construido 3 de los cuales solo funciona uno en cerro grande.

137

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

• AHPROCAFE, en la mancomunidad chortí del departamento de Copán, tiene programado la construcción de 63 unidades de biodigestores modelo domo Fijo.

• La fundación SIMIENTE, está trabajando en langue, en el departamento de Valle, donde ha construido 6 biodigestores de modelo saco plástico, de los cuales 3 están funcionando.

• Las empresas, AMANCO, eco aldea, ser móvil, y otras dan servicio de instalación y mantenimiento de biodigestores incluyendo un sistema para Reciclar aguas servidas a nivel doméstico. Estudio de factibilidad para un programa nacional de biogás en honduras Los costos indicativos señalados para la instalación de un biodigestor modelo domo Fijo, varían entre

50

lps10,000.00 - 18,000.00, dependiendo del tamaño y de la ubicación.

Mientras que para el modelo saco plástico, el rango de variación es mayor (lps 5,000.00 -15,000.00); dependiendo de la calidad de los materiales y del nivel de protección que se instale. A continuación, se presenta una tabla de precios indicativos para el modelo saco plástico, basado en datos del proyecto CATIE. Características y precios para la construcción de Biodigestores de Saco plástico

Fuente: CATIE, CIPAV, FAO, LEAD, world bank, nitlapan, 2007

Del cuadro se puede apreciar que el costo mínimo para un biodigestor de 4 m3 de capacidad con generación de 1.6 m3 de biogás, cuesta us$ 500.00, para el que se requiere de 6 a 8 cabezas de ganado y una carga de 64 kg.

50

presupuestos, club rotario, DIMA, en San Pedro de sula, AHPROCAFE en santa rosa de Copán, CEASO en Siguatepeque, para modelo domo fijo de 12 m3 de capacidad con producción de 3 m3 de biogás.

138

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

En Honduras, a diferencia de Nicaragua, se ha realizado un estudio reciente sobre el potencial de biomasa, el que señala lo siguiente “el potencial de generación de Energía a partir del estiércol provenientes de bovinos es de 35.49 millones de pies Cúbicos de metano diario, lo que equivale a generar 61.2 mwe. El potencial de Generación de energía a partir del estiércol provenientes de porcinos es de 2.8 Millones de pies cúbicos de metano diario, lo que equivale a una generación teórica de 4.86 mwe.”

El potencial de generación de energía a partir del estiércol provenientes de aves es de 3.2 millones de pies cúbicos metano diario, lo que equivale a una generación teórica de 5.5 mwe”. (agüero sixto/serna, 2009).

Pero, el mismo estudio destaca que, “existe poca información de la ubicación y de La densidad geográfica del ganado, con el objetivo de identificar las zonas con potencial de generación. Además, las técnicas actuales de operación no favorecen la recolección de los excrementos del ganado en un sitio determinado, ya que el Ganado se deja libremente en pastizales dispersos por todo el terreno. La mayoría de los encargados de hatos ganaderos no tienen un adecuado manejo de sus desechos orgánicos, siendo que las excretas contaminan las fuentes de agua” (ibid).

Biogás Natural: El biocombustible renovable y sostenible Fuente: (htt96)http://www.biodisol.com/biocombustibles/biogas-natural-el-biocombustiblerenovable-y-sostenible/

139

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Demanda y oferta potencial del uso y consumo de Biogás La demanda potencial para el uso y consumo de biogás en Honduras está relacionada con varios factores, entre los que se encuentra el consumo de leña principalmente en las áreas rurales, la existencia de ganado y por ende la disponibilidad de estiércol cerca de las casas finca en el área rural, además de la Voluntad de pago de la población meta para la construcción de los biodigestores.

Consumo actual de energía en las áreas rurales de Honduras La información sobre consumo de leña a nivel nacional en honduras es bastante fragmentada, dado que las estadísticas existentes no provienen de una encuesta Nacional de leña o un censo nacional de energía actualizado. La información disponible proviene de evaluaciones periódicas, realizadas con metodologías diferentes. Por lo que para este estudio hemos considerado como principal referencia el último estudio realizado por serna 200951 El estudio menciona que, las especies maderables más utilizadas para leña son el Roble encino (quercus sp), el carbón (acacia sp), el quebracho (lysilloma sp), el Nance (byrsonima crassifolia) y el pino (pinus oocarpa, pinus maximinoi). El costo Promedio de la leña en el área rural oscila entre lps. 40.00 -60.00 por carga de 60 Leños dependiendo de la especie (pino y roble) y de lps. 100.00 a 180.00 por carga en las ciudades principales como son: Tegucigalpa, San Pedro sula, Comayagua, Choluteca, Danlí, el Progreso y la Ceiba, entre otras.

Los departamentos que más consumían leña en el 2001 fueron Francisco Morazán, Cortes, Choluteca, Yoro, Olancho, Santa Bárbara, El paraíso. El consumo total para el 2001 fue de 7.5 millones de m3. El mismo documento señala que el consumo doméstico nacional de leña para el 2008 fue de 6.4 millones m3, que podría ser reducido aún más si se implementara el fogón Mejorado, y consecuentemente reduciría la presión hacia los bosques. Llama la atención que los departamentos con mayor consumo de leña son Francisco Morazán y Cortes, donde se concentra la mayor parte de la población.

51

Barahona Carlos, Vásquez José, 2009. Diagnóstico del uso racional y sostenible de la leña (informe final) serna

140

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Cocinas de biogás reducen contaminación ambiental en Nicaragua

El acceso a biogás permite disminuir el consumo de leña, reducir las enfermedades respiratorias, así como mejorar la productividad de sus fincas mediante la incorporación de tecnologías productivas más ecoeficientes Fuente: (htt97)https://www.laprensa.com.ni/2017/05/16/nacionales/2229905-cocinas-debiogas-reducen-contaminacion

“el consumo doméstico de leña anual por hogar es de 8.00 m3 lo que multiplicado por la tasa de crecimiento anual de 12,522 nuevos hogares que consumen leña, nos da un incremento anual en el consumo doméstico nacional de leña de 100,176 m3. Bajo un programa de eficiencia energética a nivel nacional, se podría disminuir esta tasa en 35,062 m3 a 55,097 m3 de leña por año” (barahona c, vásquez j 2009) El resultado de la información primaria recolectada indica que el consumo promedio Familiar con eco-fogón y biodigestor funcionando resulta en 4.09 kg por familia, Mientras que el consumo promedio familiar con fogón tradicional y sin biodigestor oscila entre 15 y 20 kg/día de leña.

Potencial de ganado en fincas para producción de biogás De acuerdo con la encuesta del INE 2009, gran parte de la ganadería del país es Manejada por pequeños y medianos productores. De acuerdo con los resultados de Esta encuesta, el 46% de las explotaciones son menores de 5 hectáreas y sostienen el 13.2% de la población bovina (336,453 cabezas). De igual manera, se indica que en el estrato de 5 a menos de 50 hectáreas se ubica el 43.2% de las explotaciones y concentra el 34.5% de la ganadería (877,466 cabezas), en cambio, la mayor Concentración se expresa en el estrato de 50 a menos de 250 hectáreas.

En este tamaño de explotación se cuantifica el 9.7% de las explotaciones y el 35.2% del Hato ganadero del país (896,349 cabezas). En otras palabras, las cifras evidencian que, en los dos últimos estratos, se concentra el 52.9% de las explotaciones y el 69.7%

141

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

(1’773,815 cabezas) de la ganadería del país. Por su parte, en los estratos que se conforman después de las 250 hectáreas está el 1.2% de las explotaciones y el 17.1% (434,620 cabezas) de la población ganadera del país.

La generación de biogás en las explotaciones ganaderas Fuente: (htt98) http://www.sitiosolar.com/la-generacion-de-biogas-en-las-explotacionesganaderas/

Número de cabezas de ganado por tamaño de finca y Por tipo de Ganado

Fuente: encuesta INE 2009

Como puede observarse en el cuadro anterior y vistos los resultados desde el tamaño del hato, las cifras indican que el 51.7% de las explotaciones tienen hatos de 1 a 9 cabezas, concentrándose aquí el 8.5% (215,591 cabezas) de la población Ganadera.

En tanto, que el 36.2% de las explotaciones presentan hatos que van desde 10 a 49

142

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

cabezas, alcanzando a acumular el 28.8% (731,666 cabezas) del total, por su parte, el 10.9% de las explotaciones pertenecen al estrato de 50 a 249 Cabezas concentrando aquí el 40.0% (1’016,962 cabezas) de la ganadería. Por último, 1.2% de las explotaciones conforman los dos estratos de 250 y más cabezas que alcanzan a concentrar el 22.8% (580,668 cabezas) del total de la Ganadería del país.

La encuesta del INE 2009, también indica que la producción de leche en el período de verano es de 1.8 millones de litros diarios con base a un rendimiento de 3.8 Litros/vaca/día. En la época de invierno la producción de leche es de 2.4 millones de Litros diarios obtenidos de un rendimiento de 4.4 litros/vaca/día.

Fuente: (htt99)http://www.fao.org/docrep/006/AD098S/AD098S08.htm

Estimación del número de fincas > 20 mz y total vacas de ordeño

Fuente: encuesta INE 2009 Desde el punto de vista técnico, para la producción de 1 m3 de biogás (2-3 horas de gas para cocinar) se requiere de 24 kg de estiércol de ganado al día (snv 2009).

143

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

La disponibilidad de estiércol sin embargo está relacionada no solamente con el número de cabezas de ganado de ordeño, sino también con el manejo que se da al Ganado, tiempo de ordeño, número de veces de ordeño al día, tiempo de estadía en el corral, distancia del corral a la casa finca y peso del ganado52. Un estimado de estadía en el corral de 2 horas para el ordeño y lactancia de los terneros, adicionados con 8-10 horas por la pernoctación del ganado de ordeño en el corral, podría facilitar la recolección de al menos 5 kg de estiércol por cabeza de ganado.

Estimación de la disponibilidad de estiércol por ganado de ordeño (kg) Manejo

Ordeño

Pernoctación

Pastoreo

Total día

Recolección

Cantidades

2

6

12

20

5

Fuente: Estudio de factibilidad para un programa de biogás en Honduras, SNV Según esto se podría requerir de 5 vacas de ordeño para completar la carga mínima diaria para el Biodigestor. Desde el punto de vista técnico el segmento con un promedio de 2 vacas de ordeño tendría dificultades para alimentar de forma continua el biodigestor y producir Biogás.

Aunque en la práctica hemos podido encontrar biodigestores funcionando en lugares donde se disponía de una sola cabeza de ganado, también se pudo valorar las dificultades que se presentan para alimentar el biodigestor, de una manera continua, por ello, para la estimación del potencial nos concentramos en los segmentos que tienen 5, 22, 56 y 75 vacas en ordeño, como promedio (véase el cuadro).

52

Por lo general un animal de 400 kg (similares al ganado lechero en Honduras y Nicaragua) produce 20 kg de estiércol y 11 litros de orina al día. El 30% de esta mezcla es materia seca en peso cuya composición por kg es: 4.5% de nitrógeno, 1.7% pentaoxido de fosforo, 1.9% de óxido de potasio, y 1.2% de óxido de calcio. Rodrigo rojas 2008 (www.engormix.com)

144

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Estimación del potencial de fincas para un programa de biogás Segmentos

Promedio de

Explotaciones

Total

Vacas en

Vacas

Ordeño

68,917

1.030,492

468,536

Vacas ordeño Total < 5 ha

2

27,188

148,892

48,429

De 5 <50 ha

5

32,649

371,537

176,132

De 50.01 -250

22

8,008

330,174

175,224

56

630

69,219

35,436

75

442

110,670

33,315

41,729

881,600

420,107

ha De

250.01

-

500 ha 500 ha y mas Potencial

Fuente: Estudio de factibilidad para un programa de biogás en Honduras, SNV, con datos INE 2009

El resultado es un potencial aproximado de 41,729 fincas a nivel nacional. En gran Parte de estas fincas, se estima que el consumo de leña es dominante. Se pudo constatar que, en muchas de las áreas y fincas visitadas, la casa finca está ubicada a cierta distancia de los corrales de ordeño donde se realiza La recolección del estiércol. Si la distancia es muy larga se incrementan los costos para la instalación del biodigestor para uso doméstico desmotivando al beneficiario para que realice la inversión inicial.

Otro aspecto importante identificado, es que muchas de las fincas donde se encuentra un número considerable de vacas de ordeño (arriba de 5 vacas), segmentos identificados como potenciales para la producción de biogás, el cuidado y manejo del ganado se encontraba a cargo de un empleado o mayordomo de finca que normalmente habita con su familia en una casa dentro de la propiedad. Esta situación podría ser una limitante para motivar a una inversión inicial por parte del productor dueño del ganado, ya que no percibe una necesidad real y sentida para el uso del biogás a nivel doméstico y será

145

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

más difícil que realice dicha inversión para beneficio exclusivo del empleado.

Se denomina BIOMASA (Bio=Vida, Masa= “Cuerpo”)

La biomasa es aquella materia orgánica de origen vegetal o animal, incluyendo los residuos y desechos orgánicos, susceptible de ser aprovechada energéticamente. Las plantas transforman la energía radiante del sol en energía química a través de la fotosíntesis, y parte de esta energía queda almacenada en forma de materia orgánica.

Fuente: (htt100)http://www.plantasdebiomasa.net/que-es-la-biomasa.html Foto: https://rotoplas.com.ar/conoce-el-biodigestor-rotoplas-y-sus-funciones/

Voluntad de pago para el uso del biogás Dado que el enfoque del programa está basado en el mercado, el potencial está directamente relacionado con la voluntad de pago de los posibles beneficiarios. A diferencia de Nicaragua, en donde ya existen proyectos en que el productor está asumiendo el costo total del biodigestor instalado, pagando con producto (leche)53 En honduras, diferentes proyectos y ONGs están trabajando de manera aislada en La introducción del uso de biodigestores a través de donaciones. No obstante, hay experiencias alentadoras recientes donde el beneficiario está aportando más del 40% del valor del biodigestor, incluyendo el transporte hasta el lugar de Instalación. Este aporte del beneficiario ser realiza con materiales y mano de obra, para la protección del biodigestor (modelo saco plástico) y en otras ocasiones, el aporte es en efectivo dado que hay que pagar el transporte y el albañil (caso modelo de domo fijo). Estas experiencias donde el productor paga en efectivo una parte del costo total del biodigestor revelan la buena voluntad de pago de las familias rurales, a cambio de sustituir la leña por el biogás.

53

caso de la cooperativa Nica centro en Matagalpa, Río blanco y Boaco

146

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Esta voluntad de pago es mรกs notoria en finqueros con mรกs de 50 cabezas de ganado, lo que se pudo corroborar en la gira de campo.

Biodigestor Modelo Saco Plรกstico Fuente: (htt101)https://bioreactorcrc.wordpress.com/2009/05/26/como-construir-unbiodigestor-casero/

Biodigestor Modelo de Domo Fijo Fuente: (htt102)http://innovacion-biodigestor.blogspot.com/2012/06/equipo-biodigestor.html

147

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Análisis de factibilidad Establecido el potencial aproximado de 41,729 unidades, la factibilidad técnica del programa tiene que ver principalmente con la capacidad de pago de los posibles beneficiarios, el uso actual del estiércol de ganado y el diseño técnico más apropiado del biodigestor que se pueda adaptar al rango climático, la disponibilidad de materiales para su construcción y la disponibilidad de crédito a nivel rural.

Factibilidad técnica Capacidad de pago Honduras tiene una población estimada en 7,1 millones de habitantes, de los cuales el 54% vive en las áreas rurales. La mayor parte de la población vive por debajo de la línea de pobreza (64%) y un 46% de ella vive en condiciones de pobreza extrema ubicando al país como uno de los que posee los mayores índices de pobreza rural en Centroamérica.

La pobreza se centra en las zonas rurales, donde La agricultura es fundamental para el ingreso de los más pobres, ya que es la fuente primaria de los medios de vida. La importancia del sector agrícola ha disminuido en la economía nacional durante la última década, pasando de representar el 20 por ciento del producto interno bruto (pib) en el año 1990 a un 13,5% del pib en el Año 2000.

Similar tendencia se presenta en el sector ganadero, lo que se debe a una serie de factores, entre los cuales se encuentran: 1) cambios de preferencias por parte de los consumidores; 2) pocos incentivos crediticios a la actividad ganadera y 3) aparición de nuevos rubros agrícolas alternativos, como por ejemplo el aumento de la palma africana para la producción de biodiesel, la cual ha desplazado tierras de la ganadería para la producción de este cultivo. “a pesar de ello, el sector lechero ha mostrado un crecimiento importante durante la última década. La producción lechera se incrementó un 49% en el período 2000–2006.

El sector lácteo contribuye con aproximadamente el 14,5% del pib agrícola de Honduras y es una fuente importante de ingreso para el sector rural hondureño. El sector ofrece 100 mil empleos directos y 200 mil empleos indirectos” (Díaz e Cruz d 2006).

148

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Producción de leche, según tamaño del hato Los resultados de la encuesta del INE 2009, señalan que en la época de verano existe la cantidad de 468,537 vacas bajo ordeño, las cuales producen 1.79 millones de litros de leche diariamente. El rendimiento promedio de leche para este período del año es de 3.8 litros por vaca al día. Los dos estratos de explotaciones de mayor producción de leche son: el de 10 a 49 cabezas, al producir el 22.9% (409,791 Litros diarios) del total y el de 50 a 249 cabezas que alcanza una producción equivalente al 47.6% (852,581 litros diarios) de la producción de leche del país.

En gran medida la producción de leche está en relación directa con la disponibilidad de alimento dentro de la ganadería tradicional, que en el caso de honduras es la predominante, es así, que siempre se espera mayor producción de leche en la epoca de invierno. De acuerdo con los resultados de la encuesta, en este período se reporta una población ganadera bajo ordeño de 558,248 vacas que producen en promedio 2.44 millones de litros diarios. Esta producción láctea se alcanza con un rendimiento de 4.4 litros/ vaca/día. Las explotaciones de mayor producción son aquellas que están ubicadas en los estratos de 50 a 249 cabezas, al alcanzar el 44.3% (1’081,801 litros/día) de la producción total. Le sigue en su orden de importancia las explotaciones del estrato de 10 a 49 cabezas, que diariamente producen el 25.9% (633,509 litros/día) del total nacional.

La capacidad teórica de pago Asumimos que la capacidad de pago de estos productores rurales que tienen Ganado, que en su mayoría consumen leña y desean invertir en una planta de Biogás depende de dos condiciones. La primera lo constituyen sus ingresos por Leche y el número de vacas en ordeño, que lo coloca por encima o por debajo de la Línea de pobreza. La segunda, los gastos reales de combustible doméstico (leña y Glp). Si el gasto real por el nuevo combustible es mayor que el 10% de sus Ingresos por leche, este tendrá dificultades para asumir el pago por algo que ciertamente desconoce. Por el contrario, si los gastos por el nuevo combustible son similares a los gastos en leña y glp, este podrá ser convencido con facilidad (véase el cuadro a continuación).

149

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Análisis de la capacidad teórica de pago del potencial Segmentos del

A

B

C

D

E

> 5 ha

5.01 a 50

50.01 a

250.01-

Mayor

Ha

250

500ha

de

mercado potencial

Mercado

Tamaño de las fincas

Ha Número de vacas

2

5

500

22

56

75

en ordeño

Ingresos por venta de leche

Ingresos por leche

A

B

C

D

E

lt/día

lps/lt

Invierno

4.4

6

52.8

132

580.8

1478.4

1980

Verano

3.8

7

53.2

133

585.2

1489.6

1995

Total

total,

106

265

1,166

2,968

3,975

38,690

96,725

425,590

1,083,320

1,450,875

5.58

13.95

61.37

156.21

209.21

6

6

6

6

6

0.93

2.32

10.23

26.04

34.87

lps/año

6,789.00

6,789.00

6,789.00

6,789.00

6,789.00

Lps/año

0

0

3,000

3,000

3,000

lps/año

6789.00

6789.00

9789.00

9789.00

9789.00

17.55

7.02

2.30

0.90

0.67

lempiras/día total, lempiras/año total, ingresos en Us$

# miembros familia total, ingreso/cápita

Energía Domestica

Consumo de leña por familia Consumo de GLP por familia Total, gastos % /ingresos

Fuente: Estudio de factibilidad para un programa de biogás en Honduras, SNV, con datos INE 2009

150

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Del cuadro anterior se puede apreciar que los productores del segmento a, no tienen capacidad de pago, dado que sus gastos en energía constituyen más del 17% de sus ingresos por leche. Por otro lado, el segmento a definitivamente no ingresa en el potencial dado que el número de vacas en ordeño con el manejo actual no le permiten obtener el volumen suficiente de estiércol para producir Biogás, Este segmento está siendo atendido actualmente por los diferentes Proyectos de manera aislada.

En el segmento b, un productor con 5 vacas en ordeño, tiene un nivel de ingresos que se encuentra ligeramente por encima de la línea de pobreza y su gasto anual en energía domestica significa el 7.02% de sus ingresos por leche. Teniendo voluntad de pago este productor puede ser un beneficiario del futuro programa nacional de biogás. Para el siguiente segmento c (22 vacas en ordeño), donde el productor tiene un mayor gasto en energía (combina leña y GLP), sus ingresos se complementan con el ganado de carne asumimos que su capacidad de pago no es un problema, dado que su gasto en energía es equivalente al 2.30% de sus ingresos por leche. Para los segmentos e y D, también asumimos que tienen capacidad de pago, dado que sus gastos en energía oscilan entre 0.90 y 0.67% de sus ingresos por leche.

La capacidad efectiva de pago Aun teniendo una capacidad teórica de pago el productor no se interesará por un crédito para el biodigestor si tiene leña a disposición. Puede invertir en un eco fogón si su costo es menor. Por ello vale la pena ilustrar y comparar la capacidad efectiva de gasto en infraestructura de energía domestica con la capacidad teórica.

En ambos casos en que se dispone de ganado y de ingresos por venta de leche la capacidad teórica es similar al gasto efectivo total en energía doméstica. En el primer caso el gasto efectivo (Lps 8,200) es inferior en 15%, a la capacidad teórica estimada; mientras que en el segundo caso (Lps 5,000) es superior en 29%.

Oferta de Crédito Rural En Honduras funcionan actualmente 3,760 Cajas Rurales de Ahorro y Crédito, entidades financieras de carácter benéfico social y en un ámbito de actuación territorialmente limitado. La figura de cajas rurales se enuncia por primera vez en la ley de Modernización

151

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

y de Desarrollo del Sector Agrícola, promulgada en 1992. En 1993 se emite una ley específica a través del Acuerdo 201–93 para la creación de cajas de ahorro y crédito rural. Sin embargo, las cajas rurales que se han constituido surgieron por iniciativa de las organizaciones comunitarias de base y operan bajo sus propios esquemas desde el año de 1996 con el apoyo brindado por los proyectos de desarrollo rural, principalmente los ejecutados a través de la Secretaria de Agricultura y Ganadería (SAG), a través de financiamiento alternativo donde el aporte principal lo constituye el ahorro54.

No obstante, “La capacidad de este tipo de entidades para transformar la situación financiera de los agricultores pequeños, no está comprobada todavía. Por otra parte, las graves dificultades en que ha entrado FINACOOP, agencia de financiamiento rural promovida por la USAID, sirven para subrayar la vulnerabilidad de las instituciones financieras que se exponen en este sector. Si todos los miembros del grupo enfrentan riesgos similares, los mecanismos solidarios no son una fuente de seguridad para fuentes financieras de segundo piso. Por ejemplo, si todos pierden sus cultivos debido a una sequía o inundación, no queda nadie con la capacidad para responder ante terceros por las obligaciones del grupo”. (Walker I y Pino N 2004)

Nicaragua y Honduras juntos en promoción de biogás y agricultura sostenible Fuente: (htt103)https://energialimpiaparatodos.com/2017/07/31/nicaragua-y-honduras-juntosen-promocion-de-biogas-y-agricultura-sostenible/ 54

Las lecciones aprendidas según PNUD son: Las Cajas Rurales son una alternativa para el combate a la pobreza; a través de micro financiamientos, los beneficiarios tienen la oportunidad de acceder a préstamos para actividades productivas, microempresariales y de consumo. Las cajas rurales están sentadas sobre el principio de solidaridad, lo que favorece la credibilidad local, unidas por el común denominador de la pobreza. Para garantizar la actualización y seguimiento de las cajas rurales, FONADERS deberá mantener una estrecha relación con las organizaciones que apoyan regionalmente las cajas rurales (PNUD 2009. Cajas Rurales de Ahorro y Crédito en Honduras).

18 entrevista con Ángel Meza (FUNDER Agronegocios)

152

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

“Ante esta situación, es de esperarse que las IMF acentúen el criterio prudencial en sus operaciones, respecto a la cuidadosa evaluación de nuevas colocaciones y manejo eficiente de sus recursos. El desafío en los próximos años es ir construyendo una industria microfinanciera de sostenibilidad a largo plazo con el consecuente fortalecimiento de las instituciones que la integran.” (REDCAMIF 2009).

De todo lo anterior, se deduce que hay disponibilidad de crédito rural, a través de las instituciones microfinancieras y de las cajas rurales. Sin embargo, el sistema atraviesa por un momento de contracción y desaceleración de operaciones. Finalmente, llama la atención que, a pesar de la oferta de crédito rural, se desconoce la colocación de créditos en biodigestores. La mayoría de los biodigestores fueron construidos con donaciones y con subsidios (>50% del costo). Para los medianos productores, el acceso a crédito está más orientado a Cooperativas de Ahorro y Préstamo y la banca privada nacional.

Las cooperativas de ahorro y préstamos además ofrecen una diversificación de servicios como intermediadores financieros. En el país existen 80 Cooperativas aglutinadas bajo la Federación de Cooperativas de Ahorro y Crédito de Honduras, Ltda. (FACACH)55 y son parte del Sector Social de la Economía en Honduras. Tradicionalmente, las cooperativas de ahorro y préstamo ofrecen condiciones de crédito más flexibles que la banca tradicional del país, por lo que resultan instituciones de crédito interesantes en el área rural y semi rural.

Uso actual del estiércol de ganado El uso del estiércol de ganado bovino en Honduras no es una práctica muy difundida como en Asia y África, donde se usa como combustible para quemar y como material de construcción. Algunos proyectos de desarrollo han promovido el uso del estiércol de ganado como ingrediente para la fabricación de abono orgánico en algunas zonas del país, pero con poco éxito.

De acuerdo con MULTICONSULT/SNV 2008, la Federación Nacional de Ganaderos y

55

ADICH, Bancovelo, OPDE, FINCA-HND, FINSOL, FUNDAHMICRO, FUNEDH, HDH-OPDF, World Relief Honduras, FAMA, ODEF Financiera, FUNDER, CARE, CLUSA.

153

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Agricultores de Honduras (FENAGH), reporta que el aprovechamiento del estiércol de ganado en fincas ganaderas no se ha abordado como gremio sino de manera individual.

Consultas realizadas con algunos ganaderos cuyos contactos fueron proporcionados por la FENAGH, evidencian que ellos tienen conocimiento del tema y muestran interés ante un eventual programa de cooperación.

Más recientemente se está promoviendo la utilización del estiércol mediante biodigestores, la mayoría del tipo Taiwán o de saco plástico. Este biodigestor, sin embargo, ha sido construido con diferentes estándares de calidad, algunos de los cuales podemos apreciar del cuadro siguiente:

Biodigestores tipo Domo fijo y Bolsa plástica o Taiwán comunes en Honduras Fuente: “Síntesis de alternativas y estrategias Eco – energéticas para lograr objetivos productivos haciendo uso eficiente de la energía”. Ing. Gerardo a. Salgado.

Se ha observado que estos biodigestores tienen un buen comportamiento en zonas cálidas si se provee una buena protección, al abrigo de cerdos, gallinas y otro ganado menor y otros factores que pueden dañar el biodigestor. No obstante, uno de los problemas observados con el uso de biodigestores de saco plástico, es su limitación para el uso en zonas más allá de los 1000 msnm, en que la temperatura alcanza alrededor de 20º C promedio y menos. En la franja de 15-20 ºC el proceso de biometanización se vuelve lento. Por el contrario, en zonas con más de 1,000 msnm el modelo de domo fijo puede funcionar bastante bien, inclusive con residuos vegetales (hortalizas). El uso eficiente del bio-abono solo se logró apreciar en 2 de los 6 casos visitados.

Condiciones climáticas y disponibilidad de Agua “La ubicación de Honduras, entre dos masas de agua tibia (Pacifico y Atlántico), la orientación de sus principales cordilleras respecto a la dirección de los vientos Alisios con rumbo este – oeste y la presencia de una gran masa natural de agua, contribuyen a que

154

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

en el territorio se tengan zonas extremadamente calientes y húmedas como el Litoral Atlántico. Además, áreas muy frías y pluviales como sucede en los picos altos de las cordilleras, con la presencia del piso montano y climas bastante secos y cálidos con menos de 500 mm de lluvia promedio total anual, como ocurre en algunos sitios de la zona Sur. En general, el país cuenta con un clima entre húmedo y seco” (SERNA 2000)56 Honduras presenta buenos niveles de precipitación favoreciendo un mejor manejo de pasturas dedicadas a la crianza de ganado especialmente en zonas con mayor potencial ganadero. Sin embargo, en las épocas de sequía, los pequeños productores deben conducir sus hatos ganaderos en grandes distancias en busca de agua en ríos y reservorios. Los grandes productores normalmente cuentan con estanques de agua permanentes y temporales para el ganado. Esto es más notorio en algunas zonas de Choluteca, El Paraíso y algunos sitios específicos de Olancho. La época de sequía se presenta anualmente desde el mes de noviembre a mayo.

El diseño técnico más apropiado del Biodigestor Dado que en Honduras ya se ensayaron un buen número de Biodigestores, (cerca de 500 unidades instaladas), es preciso identificar el modelo más apropiado, según sus ventajas y desventajas. Un Programa Nacional de Biogás necesita de 1 a 2 modelos para proveer al usuario de alguna variedad de escogencia en su aprovisionamiento de energía doméstica. Con el fin de ilustrar esto presentamos una tabla con las ventajas y desventajas de los 3 modelos de biodigestores más conocidos en Centroamérica en los últimos 20 años.

Del cuadro siguiente podemos deducir que el modelo Taiwán, o de saco plástico, a pesar de ser el más difundido tiene sus limitaciones, por el clima, por el ciclo de vida útil y por el material plástico importado; aunque su ventaja comparativa de ser más barato que los demás le permite un mejor posicionamiento entre los usuarios, promovido por los proyectos.

56

Primera Comunicación de Honduras a la Convención marco de las Naciones Unidas sobre Cambio Climático

155

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

El modelo de campana flotante ha dado buenos resultados en algunos lugares de Centroamérica, pero el costo del hierro que es el componente de la campana cada vez más alto, lo hace menos competitivo.

El modelo de domo fijo podría ser el más competitivo dado que la mayoría de los materiales para su construcción existen localmente y que en un Programa Nacional se podría disponer de una asistencia técnica constante. Además, que, en Honduras, más que en Nicaragua, ya existe un personal capacitado en la construcción de este modelo.

Ventajas y Desventajas de los Biodigestores Construidos en Centroamérica Modelos Modelo Taiwán saco plástico

Ventajas    

Modelo de domo fijo o chino

Modelo Hindú o de campana flotante

Bajos costos Fácil transporte Construcción plana Altas temperaturas en el digestor Fácil limpieza, descarga y mantenimiento

 Bajos costo de construcción  No posee partes móviles  No posee partes metálicas  Tiene larga vida útil 20 años o mas  Construcción subterránea  Protegido contra bajas temperaturas  Crea fuentes de trabajo local  Manejo fácil y razonable  Presión de gas constante  El gas almacenado es directamente visible  Pocos errores posibles en la construcción

Desventajas     

   

 





Recomendaciones

Sensible a daños Poco trabajo propio posible No se crean fuentes de trabajo local El plástico es importado Corta vida útil (cerca de 5 años)

Donde no hay peligro de que se dañe la pared de la bolsa y donde predominan temperaturas altas y constantes

Algunas veces no están bien selladas Presión de gas muy alta Manejo complicado Bajas temperaturas de fermentación

Donde la obra de construcción es supervisada por técnicos con mucha experiencia en materia de biogás.

Los usuarios deben ser asesorados con regularidad

Altos costos de construcción de la campana Costo de mantenimiento alto, trabajo de pintura Muchas piezas metálicas que se corroen con facilidad Tiempo de vida corto en climas

Aun con estas desventajas se pueden usar campanas flotantes de vidrio o polietileno compacto, sin embargo con costos más altos.

156

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

tropicales 5 años de vida para la campana

Fuente: Estudio de factibilidad para un programa de biogás en Honduras, SNV, con datos estudio CIPRES (León et al 2003)

El modelo de biodigestor a promover tendría que ser aquel que utilice la mayor cantidad de productos locales y que dichos productos locales sean los menos contaminantes y baratos posibles. El modelo saco plástico y domo fijo, guardando los parámetros de su vida útil, pueden competir dentro de un Programa Nacional de Biogás, en condiciones similares, dependiendo del análisis económico financiero.

Disponibilidad local de los materiales Tanto para el modelo de domo Fijo, como para el modelo de saco plástico los materiales están disponibles en casi todo el territorio nacional, a excepción de las zonas altas donde el transporte puede encarecer la provisión de materiales. Hay disponibilidad de los materiales para ambos tipos de biodigestores, en las diferentes zonas de referencia, siendo que para el insumo saco plástico tubular en todos los casos es importado.

Mientras que todos los materiales para la construcción del biodigestor domo fijo son nacionales y con disponibilidad local.

Factibilidad Ambiental Impacto Ambiental Directo El biogás es un producto limpio desde el punto de vista ambiental y su impacto es positivo al sustituir la leña y el GLP como combustible de consumo doméstico. Al sustituir la leña en los fogones tradicionales proporciona un ambiente limpio sin humo que es el causante de enfermedades IRA57, comunes en el medio rural.

57

Infecciones Respiratorias Agudas IRA

157

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Del mismo modo, al sustituir el GLP en el consumo doméstico se logra evitar el consumo de hidrocarburos y su consecuente contaminación a la atmosfera. En resumen, su factibilidad ambiental directa se puede sintetizar en lo siguiente:  Combustible limpio al estilo de GLP y sustitución de la leña  Produce un bio abono que puede sustituir en parte el abono completo y la urea de naturaleza sintética.  Libera tiempo para el usuario (en especial mujeres y niños en áreas rurales) en 1-2 horas  Contribuye a mitigar el impacto de la fermentación entérica (al aire libre) del excremento del ganado.  Contribuye a mitigar el impacto de la generación de metano por descomposición de residuos orgánicos, vegetales y animales  Contribuye a mantener la inocuidad en el área de la cocina disminuyendo la acción de patógenos

Más familias rurales usan biogás Beneficio. El acceso a biodigestores genera impactos positivos, ya que se reduce el consumo de leña y las consecuentes enfermedades respiratorias; también mejora la productividad en pequeñas fincas. Actualmente en Nicaragua unos 1,000 de estos sistemas están instalados.

Fuente: (htt104)https://www.elnuevodiario.com.ni/nacionales/429285-mas-familias-rurales-usanbiogas/

Impacto Ambiental Indirecto La factibilidad ambiental del uso del biogás también está relacionada con su impacto indirecto sobre los ecosistemas naturales actualmente abatidos por el consumo de leña en el país. El potencial de impacto ambiental positivo del biogás sobre el consumo de leña es alto aun cuando no se logra sustituir el 100% de la leña consumida en el área rural.

El impacto ambiental que podría producir una reducción del 50% del consumo de leña en 41,729 hogares rurales alcanza magnitudes de 119,868 toneladas de leña por año no consumidas y por lo tanto con un impacto directo en las áreas de bosque natural inmediatas.

158

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

El potencial de deforestación evitada podría alcanzar cifras importantes, como 7,996 Ha de bosques de tipo Tacotal en zona seca (5-10 años), o 3,807 Ha de bosque secundario (10-20 años de edad) de zona seca, o 1,000 Ha de bosques latifoliados con estructura primaria; o un aproximado de 4,302 Ha de bosque de Pino joven, o 2,765 Ha de Pino en desarrollo, según donde sea la afectación directa por pique de leña. Por otro lado, sería el equivalente del impacto de una plantación energética de Eucalipto de 2,539 Ha. Cuadro Nº13. Impacto del uso de Biogás en diferentes masas forestales de Honduras (Ha) Pero además habría un impacto ambiental positivo al nivel global al evitar emisiones del tipo GEI, que el estiércol de ganado produce en su proceso de descomposición al ambiente, logrando de esta manera mediante su uso y consumo en el biodigestor tener un impacto positivo en el medio ambiente global. Contribuye a la mitigación de gases de efecto invernadero CO2 (evita combustibles fósiles), CH4 (evita fermentación entérica del ganado), N2O (sustituye el uso de abonos sintéticos que producen gases GEI)58.

El fogón: un enemigo en casa Enfermedades respiratorias y contaminación del aire es lo que genera el uso de leña en los fogones. En Nicaragua cerca del cuarenta por ciento de la población cocina con leña en fogón.

Fuente: (htt105)https://www.laprensa.com.ni/2016/09/18/nacionales/2101960-fogon-enemigocasa

58

En el 2007 se comercializo un total de 5.8 millones de Quintales de fertilizantes en Honduras. En el 2006 importo 48.7 millones de Dólares, principalmente de Canadá, Rusia, USA y El Salvador (SENASA 2007).

159

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Cocina metálica adaptada para funcionar con biogás.

Fuente: (htt106)https://www.researchgate.net/figure/Figura-2Cocina-metalica-adaptada-para-funcionar-conbiogas_fig1_282156621

Factibilidad social La factibilidad social de un Programa Nacional de Biogás está relacionada con el grado de aceptación que puede tener el uso del biodigestor en el medio rural. En este tema el rol de la mujer en la toma de decisiones y el mantenimiento de la finca es fundamental.

De la gira de campo y de las visitas a biodigestores funcionando, podemos deducir que la mujer del hogar, que está directamente vinculada con los quehaceres domésticos, tiene una aceptación muy positiva al uso del biogás por 5 razones fundamentales, que coincide con las mencionadas por el estudio (León et al 2003): 1. No tiene que levantarse temprano para buscar leña y preparar el desayuno, principalmente en la época lluviosa 2. Es beneficioso para la salud ya que el biogás es limpio y no quema produciendo humo 3. Los utensilios (cacerolas) de la cocina se mantienen limpios 4. Menos desgaste físico para las mujeres de la casa 5. Más tiempo libre para descansar y/ o dedicar a otras actividades El primero y último aspecto tiene que ver con el tiempo de recolección de leña, en el medio rural en Honduras. Esto varía en cada departamento, pero el rango de variación en Honduras se encuentra entre 1 a 2 horas.

El segundo elemento de especial importancia que atender en cuanto a las decisiones para invertir en un biodigestor a nivel rural se relaciona con las relaciones de poder en la familia. En Honduras, como en muchos otros países, es normal que sean los hombres quienes administran la producción y los ingresos familiares en el medio rural. Por lo que nuevas inversiones en cambios de combustibles, que traerán nuevas asignaciones de

160

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

tareas domésticas, deberán lograr un consenso. Normalmente, la alimentación del biodigestor implicará una nueva asignación de tiempo productivo para el hombre (0.5 a 1.00 hora).

La toma de decisión enfrentará obstáculos importantes que deberán ser contemplados con buenos argumentos, válidos en el contexto familiar rural: balance monetario de ahorros y gastos, salud familiar y de la mujer, uso del bio abono. Estos son temas que considerarse para la extensión y fomento de un Programa Nacional de Biogás.

El tercer elemento representa la respuesta a la integración de la letrina en la alimentación del biodigestor. Este es un asunto donde las mujeres entrevistadas (5 biodigestores) han manifestado su total rechazo inicial. No obstante, esto parece ser un problema de tiempo, adaptación y adopción de la técnica y uso del biodigestor. Donde el aspecto cultural es un tema por trabajar en el largo plazo.

Un elemento fundamental que debe tomarse en consideración es el uso arraigado del fogón tradicional a base de leña en el hogar rural en Honduras. Esta situación implica que inicialmente se podría considerar el uso del biodigestor acompañado de la construcción de eco fogones a fin de reducir el consumo de leña y considerando el aspecto cultural de la familia rural hondureña. El uso continuo y exitoso del biodigestor domestico puede contribuir a mediano y largo plazo a la eliminación total o reducción considerable del uso de la leña en el área rural.

Fuente: (htt107)http://agricultura101.com/2016/02/como-construir-un-biodestor-casero/

161

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Zonas potenciales para la producción de biogás Las zonas potenciales para iniciar el programa de biogás inicialmente se han identificado que podrían ser zonas de alta producción de leche, donde el costo de la leña este en incremento y que tengan un índice de electrificación rural bastante bajo y finalmente que haya disponibilidad de crédito. Existen mejores condiciones para el anidamiento y asimilación del Programa en aquellos sectores ganaderos bovinos que están vinculados a cadenas industriales o semi industriales lácteas, que imponen requisitos de inocuidad y trazabilidad al ganado y a la leche fluida.

Estas condicionantes de mercado implican el establecimiento de sistemas sanitarios de eliminación de excretas en los sitios de ordeño y/o construcción de salas de ordeño limpio en las fincas, generalmente, con disponibilidad de agua caliente. Se recomienda investigar los departamentos que a continuación se detallan en el cuadro siguiente.

Departamentos con alto potencial para iniciar un Programa Nacional de Biogás Departamento

Potencial

Consumen leña

Producción Electrificación leche

# Cajas rurales

Olancho

Alto

66,046

16.77%

38.58%

258

Cortes

Alto

68,608

14.83 %

96.66%

127

Santa Bárbara

Alto

62,226

09.00%

43.09%

265

Choluteca

Medio

65,166

10.00%

44.86%

98

Atlántida

Alto

31,812

22.06%

74.04%

50

Fuente: Estudio de factibilidad para un programa de biogás en Honduras, SNV, con datos INE 2009, SERNA 2009, TECHNOSERVE

Los 5 departamentos aportan más del 70% de la leche comercializada en el país, tienen un alto consumo de leña y un índice de electrificación bajo con la excepción de Cortes y Atlántida. Finalmente, estos departamentos tienen una cobertura importante de crédito con cajas rurales.

162

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Actores y socios potenciales Al definirse el desarrollo de un Programa Nacional de Biogás en Honduras se requiere de un gran número de actores locales con funciones específicas y sincronizadas en torno a un solo objetivo común, desarrollar y diseminar el uso eficiente del biogás. Es recomendable y deseable que, las diferentes funciones sean asumidas por diferentes actores y/o grupos de actores para evitar problemas de conflicto de intereses. A continuación, ilustramos las principales funciones y los actores locales posibles.

Construcción de un biodigestor en una zona rural camboyana / Foto: National Biodigester Programme Fuente: (htt108)http://www.ecoavant.com/es/notices/2015/01/una-buena-digestion-2231.php

Principales funciones y actores para el desarrollo de un Programa de Biogás Funciones

Actores deseables

Función especifica

Promoción y mercadeo, incluye el aprovisionamiento de información a potenciales consumidores, beneficios, costos y requisitos mínimos para calificar a un posible subsidio de inversión. Y para determinar el tamaño más apropiado de la planta de biogás.

Club Rotario, Fundación Merendón, Fundación Simiente, FUCOSOH, CEASO, AHPPER, PROLEÑA, AHPROCAFE, FENAGH, IHCAFE

Socios estratégicos para la organización y la operatividad del programa

Operación y mantenimiento, de la planta de biogás, que es realizada por los propios usuarios, de la manera más acorde y eficiente, técnicamente.

Los propios usuarios

Incluyendo los de los socios estratégicos

Construcción y servicios después de ventas, es una función clave del programa. Una vez que el potencial cliente ha decidido invertir en la planta de biogás, este necesita tener garantizado la construcción y los servicios des pues de venta, con estándares de calidad definidos.

Empresas locales por conformarse

Construcción de los biodigestores bajo estándares específicos

163

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Esto será llevado a cabo por contratistas y albañiles locales, quienes serán certificados por el programa.

Subsidio y Crédito, se requiere para potenciales consumidores que quieren invertir en una planta de biogás pero que les falta recursos financieros. El gobierno podría considerar incentivos a la inversión en plantas de biogás.

FUNDER, BCIE, PNUD, CRM, BID y otros entes de cooperación internacional

Socios estratégicos para operativizar el coFinanciamiento

Investigación y Desarrollo, se requiere para la innovación del producto, estandarización en la construcción y mantenimiento, ensayos de nuevos diseños y monitoreo y mediciones del rendimiento de las plantas.

Puede ser contratado con firmas consultoras especializadas.

CPL, CATIE

Investigar cómo mejorar los estándares del biodigestor y los beneficios del biogás y el bio abono

Control de calidad, se requiere para garantizar los estándares en la construcción de las plantas, en los servicios después de ventas, y en la provisión del crédito; con el fin de asegurar un producto de máxima calidad. Sera desarrollado por empresas y grupos locales, con expertis en materiales de construcción y diseño.

Empresas locales, ONG locales debidamente entrenadas

Asegurar la calidad en la construcción de los biodigestores

Capacitación y extensión, se va a Requerir no solamente capacitar a los beneficiarios en el adecuado uso y mantenimiento del biodigestor, sino También capacitar bien a los capacitadores.

INFOP (SAG), DIMA

Socios estratégicos para la Capacitación y extensión

Monitoreo y Evaluación, periódica se requiere para dar seguimiento a la capacidad de pago, o para el uso del bio abono, o para analizar las dificultades encontradas por el programa. El monitoreo y evaluación será llevado a cabo por la entidad que maneje el programa y que tendrá la coordinación y el manejo de los fondos.

La Oficina Nacional del programa de Biogás, convocara la evaluación

Licitación de consultorías de Evaluación intermedia y final del programa

164

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Manejo del programa, se refiere al manejo diario del programa, que incluye el mantenimiento de los acuerdos institucionales entre actores, reuniones con los actores y socios, y la ejecución de los planes detallados de implementación del programa. Esta función es frecuentemente desarrollada por una oficina especializada del programa nacional de biogás.

Oficina Nacional del programa de Biogás

Mediante planes operativos anuales POAs

Coordinación del Programa a nivel de políticas, se requiere toda vez que el programa estará vinculado a varios sectores, energía, agricultura, ganadería, salud, genero, medio ambiente, empleo local. A falta de una sola institución especifica, es recomendable la conformación de un comité de dirección o Junta directiva interinstitucional del programa.

SERNA, SAG, SENASA, ICF, FENAGH, FAO

Socios estratégicos para la dirección y manejo del programa (Comité Directivo)

Fuente: Estudio de factibilidad para un programa de biogás en Honduras, SNV

Con la Secretaria de Recursos naturales y Ambiente (SERNA) que tiene competencias en materia de energías renovables incluyendo el biogás. La SERNA ha elaborado la prospectiva energética al 2030 y tiene mandato para implementar el Plan energético.

También posee competencias la Secretaria de Agricultura y Ganadería (SAG), que a través del INFOP ya está implementando algunos proyectos con el Centro Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza (CATIE), para la instalación de plantas de biogás en zonas ganaderas. La buena relación de institucional SAG con los Centros de Recolección y Enfriamiento de Leche (CREL), es una de las condiciones que habría que utilizar como canal auxiliar para potenciar la implementación del Programa Nacional de Biogás. Otra institución con competencias es la Servicio Autónomo Nacional de Acueductos y Alcantarillado (SANAA), que tiene por mandato el aprovisionamiento de dos servicios fundamentales que son el abastecimiento de agua potable y el saneamiento básico.

El Ministerio de Salud de Honduras que se relaciona por el impacto que podría tener un Programa Nacional de Biogás en la salud pública al contribuir en la reducción de las enfermedades del tipo IRA y el consecuente ahorro en medicamentos y atención

165

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

sanitaria. Del mismo modo, se encuentra el Instituto de Conservación Forestal (ICF), adscrito a la Secretaria de Agricultura y ganadería, que tiene mandato para regular el corte de leña, principalmente en zonas protegidas.

Asunciones y Riesgos Asunciones 

Se asume que el gobierno de Honduras llevara a cabo su Plan Energético al 2030, que mandata un cambio en la matriz energética, donde la leña pasara del 42% de consumo a nivel nacional a un 24% del consumo final para el año 2030.



El segmento de finqueros con más de 5 vacas de ordeño se encuentra ligeramente por encima del nivel de pobreza (ingresos > 2.00 US$/día) y que puede fácilmente asumir el pago del biodigestor. A su vez este sector puede influenciar en los hábitos y consumo del sector inmediatamente inferior (ingresos < 2.00 US$/día) con menos de 5 cabezas de ganado (vacas de ordeño) ubicado en el nivel de pobreza.



Este segmento puede tener un interés de la utilización del biogás para fines productivo y generación de electricidad y no tan orientado para el uso doméstico como combustible en sustitución de la leña.



Se asume que el precio de la leche a nivel nacional puede incrementarse, pero tiene pocas probabilidades de bajar en los próximos 5 años.

Riesgos 

Una baja en el precio internacional de la leche, que repercuta en el precio que se paga al productor, disminuyendo su capacidad de pago.



Aunque los biodigestores de domo fijo son robustos y construidos en ladrillo de cerámica y concreto, los riesgos por huracanes, lluvias tropicales torrenciales, sismos, son importantes. Los daños varían desde rajaduras en las paredes internas que provocan filtraciones y fugas, hasta inundaciones de la cámara principal invalidando su funcionamiento. Para mitigar estos riesgos se debe procurar construir el biodigestor en la parte alta cerca de la cocina. En cualquier caso, los biodigestores que han sido sometidos a este tipo de acciones naturales deben someterse a un mantenimiento y reparación exhaustiva antes de ser nuevamente puestos en marcha.



No se tienen experiencias de crédito para biodigestores, por lo que se asume que la capacidad teórica de pago es un indicativo altamente valorable. Por otro lado, al no tener una distribución geográfica del consumo y gasto de las familias rurales

166

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

en combustibles domésticos se debe iniciar con un proyecto preparatorio en lugares donde se ha tenido éxito con la instalación de los biodigestores de domo fijo (Copan, Cortes).

Zamorano promueve la energía en base a biogás Fuente: (Htt3)Http://www.latribuna.hn/2014/03/18/zamorano-promueve-la-energia-en-base-abiogas/

4.2.6.

CAPTACION Y ALMACENAMIENTO DE AGUAS LLUVIAS

Situación de Agua Potable en Honduras59 En el mundo 1.200 millones de personas no tienen acceso al agua potable y 2.600 millones de personas no tienen acceso a saneamiento. En Honduras, por ejemplo, el 5 por ciento de la población es decir alrededor de 400 mil personas no tienen cobertura de agua potable y el 20 por ciento cerca de 1.6 millones de personas no tienen saneamiento seguro.

Suramérica es la región más rica en agua porque tiene un 6 por ciento de la población del mundo y tiene el 26 por ciento del agua del mundo, mientras que la región más pobre de agua es Asia que tiene el 60 por ciento de la población y el 36 por ciento del líquido. Tenemos suficiente agua para todos en el mundo, no hay escases, lo que existe es una creciente demanda por el constante crecimiento de la población. La oferta del agua es constante, pero la demanda va creciendo y esto significa que es una presión problema.

59

Captación de Agua lluvia para consumo humano, facultad de ingeniería, Propuesta de investigación Para la clase de seminario de investigación.

167

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

En lo referente al agua y a la salud cada día mueren 6.000 personas a causa de diarrea y la mayoría son niños menores de cinco años; y cada nueve segundos muere una persona por problemas relacionados con la calidad del agua. La situación actual muestra que existen diversos factores, como las limitaciones políticas, institucionales, financieras y los desafíos técnicos legales, que impiden que se avance en el cumplimiento de este derecho humano, que constituye un soporte para la vida.

Entre estos parámetros están el hecho de contar con una autoridad de agua al nivel más alto, disponer de una legislación moderna sobre el tema, disponer recursos humanos idóneos en calidad, contar con recursos financieros adecuados a corto, mediano y largo plazo y tener información confiable, transparente y de libre circulación en todo el ámbito del sector.

Con respecto a la infancia en promedio 300 millones de niños no tienen acceso al agua potable y 600 millones no tienen acceso a saneamiento básico a nivel mundial. Los niños no son a los que se debe educar en este tema, porque son ellos quienes lo sufren, se les debe de educar a los padres y políticos porque estos son los que toman decisiones sobre este grupo de población.

A pesar de los avances todavía hay retos que superar, con respecto a la cobertura, cuantificó que en el país cerca de un millón de hondureños no tienen acceso a agua potable y 2.2 millones sin acceso a saneamiento y que de esos la mitad son niños.

La inequidad en el acceso, la falta de dinamismo, los insuficientes niveles de inversión e implementación y la mala calidad de los servicios son otros de los retos que el país debe superar para poder cumplir plenamente con este derecho humano.

Otra problemática existente con respecto al recurso hídrico es su inadecuado uso. En la actualidad aún se cree que el agua es un recurso renovable, pero ésta es una mala interpretación del ciclo hidrológico, pues, aunque el agua se encuentra en la Tierra en la misma cantidad (cambiando continuamente de estados), se excluye de ésta teoría la calidad del recurso.

168

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Es por eso que aún se cree que el agua está autorrecuperándose continuamente mediante el ciclo hidrológico. Este concepto errado (si se tiene presente que el ritmo de contaminación de las fuentes es mucho mayor al tiempo de renovación de los cuerpos de agua) crea en la gente falsas ilusiones, lo que conlleva en gran parte a que haya despilfarros y usos inadecuados del recurso hídrico.

Otro factor importante que interviene con la calidad del agua es la limitación en los posibles usos, lo que disminuye en gran proporción la disponibilidad de agua. Dicha calidad se ve afectada básicamente por el vertimiento de las aguas residuales sin tratamiento previo hacia las fuentes cercanas, especialmente en la cordillera central, donde están ubicadas la mayoría de las fuentes y en donde están asentadas gran cantidad de ciudades, aunque en materia de normatividad se ha ido avanzando poco a poco para disminuir estas prácticas.

Honduras es un país con grandes cantidades de agua cayendo en forma de precipitación a todo lo largo de extensión territorial, como lo muestra la siguiente figura:

Distribución de la Precipitación en Honduras Fuente: Vulnerabilidad de Honduras ante los efectos del Cambio Climático, Dirección Nacional de Cambio Climático. SECRETARIA DE RECURSOS NATURALES Y AMBIENTE

En la actualidad se está produciendo una gran expansión en el aprovechamiento del agua, tanto en el ámbito doméstico como en el comunitario. El reciclaje y la reutilización del agua son fenómenos bastante extendidos en las áreas con escasez de agua, pero es

169

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

precisamente esa limitación regional lo que impide que se desarrollen más alternativas de aprovechamiento. Es decir, se ha tendido a dar solución a las poblaciones con alto nivel de escasez de agua, pues sólo cuando no existe red de agua potable, el suministro es deficiente o el agua tiene un costo muy alto, se piensa en buscar sistemas alternativos de abastecimiento pero no se han difundido dichas prácticas en las regiones donde, aunque haya buena disponibilidad, también se puede reducir la presión sobre las cuencas, y dar un mejor uso al recurso, en materia de ahorro y uso eficiente del mismo.

Es por esto que, para lograr reducir un poco la problemática asociada con la presión existente sobre las cuencas hidrográficas, y dar un uso eficiente al recurso hídrico, se plantea la posibilidad de desarrollar un sistema para aprovechar las aguas lluvias, como una alternativa de ahorro de agua potable en lugares donde el acceso al preciado líquido es bastante difícil.

60

Ciclo hidrológico simplificado con sus componentes y fases.

Toda el agua disponible en el planeta es parte de un ciclo (Figura). El desarrollo de la ciencia y de la tecnología para uso y manejo del agua deben orientarse a la búsqueda de un mejor aprovechamiento de este recurso en sus diversas fases y formas dentro del ciclo hidrológico.

El ciclo del agua abarca los mecanismos de transferencia continua de agua en la Tierra: de la superficie a la atmósfera y de regreso a la primera mediante precipitaciones, además de los reservorios naturales tales como el agua de los lagos, la nieve de las montañas, el hielo de los polos y los acuíferos.

Fuente: (htt109)http://www.faba.org.ar/fabainforma/448/ABCL.htm

60

CAPTACIÓN Y ALMACENAMIENTO DE AGUA DE LLUVIA, Opciones técnicas para la agricultura familiar en América Latina y el Caribe, Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura Oficina regional de la FAO para América latina y el Caribe

170

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

El ciclo presenta diferencias cuantitativas y cualitativas en sus diversos componentes y fases, conforme la región o zona y hay que aprender a convivir con sus características naturales. Por esta razón es importante revisarlo e indicar los posibles cambios provocados por el manejo y uso de las tierras.

El agua es esencial para la vida y su escasez afecta negativa y profundamente las posibilidades de desarrollo de una región. Sin agua disponible todo el tiempo, quedan comprometidas las posibilidades de progreso económico y bienestar. Por otro lado, el exceso de agua también puede causar severos daños a la producción y la vida (pérdida de cosechas, empobrecimiento del suelo por lixiviación y erosión, riesgos de derrumbes, avalanchas e inundaciones, entre otros), como muestra la Figura.

Comprender el ciclo hidrológico y saber cuáles son sus variables manejables es importante para alcanzar el objetivo de mejorar la captación y aprovechamiento del agua de lluvia. Las personas o comunidades que sufren déficit recurrente de agua no siempre utilizan bien el recurso. Aunque existen buenas experiencias en la región, se observan muchos problemas de mal uso y manejo del agua, lo que agrava su escasez, la pobreza, las enfermedades y la dependencia.

El “uso racional, optimizado y responsable” del agua debe incluir las siguientes estrategias o acciones: 

Utilización del volumen mínimo necesario para satisfacer las diferentes necesidades, sin desperdicio.



Desarrollo de sistemas productivos con especies de plantas y animales que necesitan menos agua o que presentan mayor eficiencia en su utilización (más productos, servicios o beneficios con mayor valor agregado por volumen de agua consumido).



Observar una escala de prioridad de uso (consumo humano, consumo animal de producción, riego de plantas de autoconsumo, riego de plantas de producción comercial y otros usos) y priorizar actividades de beneficio colectivo, más que de beneficio individual.



Uso múltiple del agua: utilizar el mismo volumen de agua para obtener beneficios en dos o más actividades.

171

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA



JORGE MARULANDA

Evitar la contaminación en su utilización y entregar el agua residual con igual o mejor calidad que el agua recibida.



Prevención y control de excedentes hídricos que causan daños a los sistemas productivos y a la vida, como la erosión hídrica y las inundaciones.



Captación y aprovechamiento del agua disponible en los volúmenes que satisfagan las necesidades, posibilitando que los excedentes estén disponibles para otros usuarios.



Compartir el agua disponible.



Respetar la legislación que regula el uso del agua en cada provincia, país o región.

La captación y el aprovechamiento de la lluvia representan solo una de las estrategias en el uso racional del agua. Para lograr éxito en cualquier acción o proyecto, es necesario considerar diversos aspectos, como educación, concientización y capacitación de los usuarios, que permitan desarrollar en la comunidad la cultura del uso eficiente del agua.

La adopción de una práctica aislada, aunque sea eficaz individualmente, no es suficiente.

Es necesario desarrollar un proceso educativo para que la población conozca y comprenda el ciclo hidrológico característico de la zona donde vive y establecer estrategias y tecnologías que posibiliten la mejoría de la disponibilidad de agua de manera sistemática y constante para lograr mejoras en su calidad de vida.

Ejemplo: Sistema de captación de lluvia del techo de la vivienda y almacenamiento de agua para uso doméstico Promovido en la finca del IRPAA, Brasil.

172

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Balance de agua para consumo doméstico El volumen de agua para uso doméstico es la cantidad total de agua que se consume para atender las necesidades de las personas que habitan en la vivienda durante un determinado periodo (al día, semanal, mensual, anual, periodo seco total). Para obtener el volumen de captación necesario, del volumen total calculado se debe sustraer el volumen que tal vez se disponga de otra fuente que no sea lluvia. Esta otra fuente podría ser un pozo o un sistema público de abastecimiento de agua por tuberías, pero no suficiente para hacer frente al consumo total, lo que justificaría cosechar agua de la lluvia para consumo doméstico.

El área de captación más recomendable para uso doméstico sería el techo de las viviendas y de otras construcciones de la finca (establos, galpones, etc.). También se pueden utilizar patios revestidos (mantas de plástico, hormigón, mampostería) o terrenos con lajas impermeables. No es conveniente utilizar los terrenos no revestidos para captar agua de lluvia con fines de uso doméstico, debido a la baja calidad y posibles problemas de contaminación del agua.

Si cada persona consume 50 litros por día, son 250 litros por día para toda la familia. En 30 días son 7.500 litros. En un año, 91.313 litros, considerando un promedio de 28,25 días para febrero (1 día cada 4 años = 0,25). El pozo logra suministrar 58.206 litros de agua al año. Sin embargo, la producción de agua del pozo no es estable en todos los meses. Se observa, en el caso del ejemplo, que de enero a abril hay excedente de agua.

En los demás meses, el suministro está por debajo del consumo y esto se califica como déficit.

La primera medida para mejorar la situación de la vivienda es almacenar, de enero a abril, el agua excedente del pozo. Hay 25.143 litros de excedente que podrían ser almacenados y cubrir las necesidades de agua de la vivienda por 3,3 meses ó 100 días (43% del déficit). Hay que considerar que la extracción de excedentes de agua del pozo, dependiendo de su condición hidrológica particular, puede aumentar su producción de agua. Sin embargo, debido a la naturaleza de la labor, deben ser evaluadas las dificultades operacionales para extraer agua del pozo y almacenarla, siendo el bombeo una alternativa factible.

173

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Técnicas de captación de Agua de Lluvia La mayoría de las técnicas de captación de lluvia tienen un origen empírico y han sido desarrolladas a lo largo del tiempo, a partir de las civilizaciones ancestrales de Meso y Sudamérica y de otras regiones del mundo. En los últimos 30 años, se han perfeccionado muchas técnicas gracias al aporte de diferentes instituciones y países (Silva et al, 2000).

Hay una gran variedad de técnicas adaptadas a diferentes situaciones, las que cumplen diferentes finalidades.

Como técnica de captación y aprovechamiento de agua de lluvia se entiende la práctica (obra o procedimiento técnico) capaz de, individualmente o combinadas con otras, aumentar la disponibilidad de agua en la finca, para uso doméstico, animal o vegetal.

Por lo general, son técnicas mejoradas de manejo de suelos y agua, de manejo de cultivos y animales, así como la construcción y manejo de obras hidráulicas que permiten captar, derivar, conducir, almacenar y/o distribuir el agua de lluvia. Estas técnicas pueden ser agrupadas en grandes modalidades de captación de agua de lluvia, como las siguientes: Micro captación: Consiste en captar la escorrentía superficial generada dentro del propio terreno de cultivo, en áreas contiguas al área sembrada o plantada, para hacerla infiltrar y ser aprovechada por los cultivos. Las técnicas de micro captación usan las propiedades hidrológicas de un área con pendiente, lisa, poco permeable y sin vegetación, para que genere escorrentía superficial, y las de otra área contigua y aguas abajo, con surcos, bordos, camellones u hoyos, para captar la escorrentía y abastecer el suelo y los cultivos allí sembrados. También es denominada como captación in situ, por tratarse de un proceso de captación y uso en un lugar cercano o contiguo. Por sus características, las técnicas de micro captación se destinan al suministro de agua para cultivos.

Macro captación: Consiste en captar la escorrentía superficial generada en áreas más grandes, ubicadas contiguas al cultivo (macro capación interna) o apartadas del área de cultivo (macro captación externa), para hacerla infiltrar en el área de cultivo y ser aprovechada por las plantas. Las técnicas de macro captación son más complejas que las de micro captación.

174

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Incorporan como principio hidrológico la utilización de un área productora de escorrentía superficial (pendiente más elevada, suelo delgado, área rocosa, etc.), sin o con escasa cobertura vegetal, para que genere un volumen considerable de flujo superficial hacia el área de cultivo. Entre ambas debe haber estructuras de contención, de conducción de agua, como acequias, canales, zanjas, surcos o camellones. El agua captada puede también ser utilizada para abastecer estructuras de almacenamiento, como estanques o embalses temporales, para diferentes finalidades. También se puede considerar como técnica de macro captación la derivación de fuentes de agua externas al área de cultivo, como torrentes, avenidas y cuencas, mediante bocatomas. La mayor parte de las macro captaciones se utilizan en regiones semiáridas o áridas, aunque algunas captaciones externas se aplican también en regiones subhúmedas.

Derivación de manantiales y cursos de agua mediante bocatomas: No todos consideran la captación y derivación de manantiales y cursos de agua establecidos (nacientes, arroyos, embalses) como captación de agua de lluvia propiamente tal. Sin embargo, estas técnicas son útiles para contrarrestar el déficit hídrico en determinadas zonas. Su utilización puede tener diferentes finalidades, desde riego, abrevadero y hasta consumo doméstico (dependiendo de la calidad del agua y de la severidad de la escasez).

Cosecha de agua de techos de vivienda y otras estructuras impermeables: Esta es la modalidad más conocida y difundida de captación y aprovechamiento de agua de lluvia. Consiste en captar la escorrentía producida en superficies impermeables o poco permeables, tales como techos de viviendas y establos, patios de tierra batida, superficies rocosas, hormigón, mampostería o plástico. La captación de agua de techos es la que permite obtener el agua de mejor calidad para consumo doméstico.

Captación de aguas subterráneas y freáticas: En muchas regiones con déficit hídrico hay posibilidades de aprovechamiento de aguas subterráneas y freáticas para diferentes finalidades, dependiendo de la calidad, disponibilidad y modalidad de extracción.

Captación de agua atmosférica: En algunas condiciones de clima y orografía, es factible la captura y aprovechamiento de la humedad atmosférica que se desplaza cerca de la superficie en forma de niebla.

175

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Una etapa importante en la planificación de la captación y aprovechamiento de agua de lluvia es la selección correcta de las modalidades y técnicas necesarias para hacer frente al déficit hídrico recurrente en cada región o localidad, en función de las condiciones ambientales y socioeconómicas presentes y de los objetivos establecidos.

Aunque puede haber situaciones locales específicas, al parecer hay consenso en la literatura revisada acerca de los aspectos que deben incluir los criterios para la selección de las técnicas de captación y aprovechamiento del agua de lluvia. Ellos son los siguientes: Criterio

Cuestión para responder

Cantidad y calidad del agua disponible.

¿Con qué volumen de agua y calidad se puede contar?

Prioridades de los usuarios.

¿Cuáles son las prioridades de uso del agua establecidas por los usuarios, considerando su disponibilidad (cantidad y calidad)?

Conocimiento y experiencias locales.

¿Cuáles son los conocimientos y las experiencias (buenas y malas) con que cuenta la comunidad?

Eficiencia.

¿Cuál es la eficiencia en el uso de los recursos actuales? ¿Se puede mejorar?

Exploración de todas las posibilidades.

¿Cuáles son las opciones de captación para la finalidad de uso establecida, compatibilizando volumen, calidad, costos y disponibilidad económica de los interesados?

Capacidades y habilidades.

De las opciones disponibles, ¿cuáles son aquellas que los usuarios perciben como más factibles de manejar y mantener (considerando las capacidades existentes, la factibilidad de implementarlas y los costos, entre otros aspectos)?

Fuente: CAPTACIÓN Y ALMACENAMIENTO DE AGUA DE LLUVIA, Opciones técnicas para la agricultura familiar en América Latina y el Caribe, FAO

176

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Modalidades de captación de agua según la finalidad de uso Fuente: (Adaptado de Critchley y Siegert, 1996; Silva et al, 2007; Gnadlinger, 2011).

Sugerencias para la selección del sistema de captación preferencial, según la finalidad de utilización del agua, de acuerdo con un orden de importancia.

Finalidad de uso Consumo doméstico

Consumo animal

Producción vegetal

Sub finalidad de uso

Sistema de captación preferencial

Bebida, alimentación, higiene personal

Techo de la vivienda u otra construcción Pozo con buena calidad de agua

Lavado de ropa

Techos Pozo

Higiene de la vivienda

Techos y patios Otras superficies impermeables

Abrevadero

Techos y patio Pozo Otras superficies impermeables Escorrentía de caminos y cuencas

Higiene de instalaciones

Otras superficies impermeables Escorrentía de caminos y cuencas

Huertos caseros (frutales y hortalizas)

Técnicas de micro captación de la escorrentía Técnicas de macro captación de la escorrentía Aprovechamiento de la capa freática Techos y otras superficies impermeables Pozo

177

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Forraje

Técnicas de micro captación de la escorrentía Técnicas de macro captación de la escorrentía Aprovechamiento de la capa freática Techos y otras superficies impermeables Derivación de caudales de manantiales

Áreas de otros cultivos de subsistencia o comerciales

Técnicas de micro captación de la escorrentía Técnicas de macro captación de la escorrentía Aprovechamiento de la capa freática Derivación de caudales de manantiales

Fuente: CAPTACIÓN Y ALMACENAMIENTO DE AGUA DE LLUVIA, Opciones técnicas para la agricultura familiar en América Latina y el Caribe, FAO

En resumen, el agua de mejor calidad debe ser destinada para el consumo familiar en la alimentación (bebida y preparación de alimentos), tomando las precauciones sanitarias correspondientes. La captación de agua de techo parece ser la más adecuada para este fin. Habiendo disponibilidad de agua, su uso se podría extender a otras finalidades de consumo doméstico y abrevadero de animales.

Los patios también suelen producir agua de buena calidad, principalmente cuando se encuentran bien impermeabilizados (plástico, hormigón, mampostería) y se evita el acceso de animales domésticos y/o silvestres. El agua allí producida debería ser utilizada preferentemente en la producción animal (abrevadero y otros).

Las obras de macro captación de la escorrentía deben ser utilizadas básicamente para la producción de cultivos y en los animales, secundariamente para abrevadero. Las obras de micro captación, por sus características, se deben destinar solo para la producción de cultivos, pudiendo complementarse con agua de riego. La derivación de manantiales, por el volumen de agua que tienen, se adapta mejor a los objetivos de micro riego. Otras formas específicas de captación, tales como pozos freáticos y la captación de niebla, deben ser preferentemente utilizadas para el consumo doméstico.

Antes de realizar actividades y construir obras de captación y aprovechamiento de agua de lluvia, es importante dar los siguientes pasos:

178

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA



JORGE MARULANDA

Paso 1: Conocer y cuantificar el ciclo hidrológico local y estudiar cuáles son las posibilidades o actividades que, si son desarrolladas, permiten mejorar el nivel de convivencia con sus características, principalmente sus fases críticas, aumentando los niveles de productividad y de calidad de vida. Es necesario poseer informaciones técnicas suficientes que puedan apoyar y enriquecer el conocimiento y la experiencia local.



Paso 2: Verificar el conocimiento y experiencia de los pobladores para establecer las posibilidades de mejoramiento y necesidades de cambios. Muchas alternativas tecnológicas buenas y sencillas en uso no tienen la debida divulgación o consideración técnica y son aplicadas de manera aislada.



Paso3: Verificar las necesidades inmediatas y prioritarias de los pobladores para definir las finalidades de uso del agua: consumo doméstico, pecuario, agrícola, individual o colectivo. La adopción de una práctica se determina en respuesta a una necesidad sentida por la gente, considerando la factibilidad (económica o social) para su implementación.



Paso 4: Establecer participativamente los objetivos y metas, claros y factibles, de corto, mediano y largo plazo, en función de definir las mejores técnicas de captación de agua de lluvia. Evitar las falsas expectativas.

Racionalización y ahorro en el uso doméstico No se trata de una técnica específica, sino de un objetivo a ser alcanzado por medio de un conjunto de acciones rutinarias en las labores del hogar. Algunas medidas simples de ahorro pueden tener gran significado para la economía del agua, sin que esto represente reducción de la calidad de vida para los habitantes. Se mencionan las siguientes:

Mantener grifos, cañería y estructuras de almacenamiento sin pérdidas: Es una medida simple que puede significar mucho; un grifo o tubería que pierde 30 gotas de agua por minuto representa aproximadamente 0,45 litros por hora o cerca de 10 litros por día, lo que puede servir para abrevar de 60 a 70 gallinas.

179

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Mantener cubiertas las estructuras de almacenamiento: En condiciones de climas semiáridos y áridos, la evaporación puede consumir buena parte del agua almacenada, si las estructuras de almacenamiento son mantenidas abiertas y expuestas al sol.

Mantener las estructuras cubiertas permite ahorrar agua y, además, mayor higiene y reducir la posibilidad de enfermedades y el riesgo de accidentes.

Utilizar en la vivienda pisos impermeables de fácil limpieza: Al utilizar un piso con estas características (cemento liso, por ejemplo), se facilita el aseo, el que se puede realizar con un paño húmedo.

Economía en el baño: La utilización de una ducha artesanal con flujo bajo economiza agua en relación con el baño de chorro o con un tiesto. Cerrar el grifo mientras se enjabona es una medida esencial. En situaciones muy drásticas de déficit, el baño de esponja o paño mojado puede ser la opción más adecuada.

Economía en la descarga del inodoro: La utilización de inodoros con sistema de descarga de volumen fi jo (caja de descarga) es preferible en relación al sistema de válvula en que el volumen de agua descargado depende del tiempo en que cada usuario presiona el botón. La opción de la letrina seca externa a la vivienda, para utilización durante el día, puede representar una óptima alternativa para reducir el consumo de agua en este ítem.

Inodoro con lavamanos incorporado para ahorro de agua.

Este inodoro es llamado también “retrete verde”. Se caracteriza por tener un lavabo integrado.

Cuando una persona se lava las manos, esta agua se va directo al tanque de agua del inodoro y ésta se reutiliza a la hora de la descarga.

Fuente: (htt110)https://www.expoknews.com/cuida-el-agua-con-inodoros-ecologicos/

180

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Lavado de ropa: La utilización de recipientes de volumen adecuado, dejando la ropa el debido tiempo en contacto con jabones o detergentes, facilita la limpieza y evita el uso inútil de más agua. El enjuague con grifo abierto y pieza por pieza debe ser evitado.

Preparación y consumo de alimentos: Preferir los alimentos que pueden ser consumidos crudos (vegetales) y las formas de preparación que no utilizan agua (asados) a aquellas que utilizan mucha agua (cocidos, zancochos, sopas), por lo menos en el periodo de mayor escasez.

Utilizar estas y otras prácticas de ahorro de manera rutinaria, puede reducir de un 10% a un 40% el volumen de agua diario en el consumo doméstico, dependiendo del patrón de uso anterior. En una cisterna o estanque de 20.000 litros, equivale a un ahorro de 2.000 a 8.000 litros.

Las estructuras u obras construidas para el almacenamiento de agua de lluvia (barriles, cajas, cisternas, estanques, embalses, canales, etc.), así como las estructuras de conducción (tuberías, conexiones, surcos, zanjas y cauces, etc.) suelen ser una fuente permanente de pérdidas de agua. Actividades tales como impermeabilización, cobertura protectora, sombreo, mantenimiento, son algunos de los aspectos importantes a considerar en este tema, para que el agua captada no se pierda por infiltración, evaporación o escapes fortuitos.

Captación de agua de lluvia de techos La captación de agua de lluvia proveniente de techos de viviendas, establos, galpones, invernaderos y otras construcciones que existen en una finca debe destinarse prioritariamente al consumo humano y utilización doméstica, por sus buenas características de calidad, normalmente mejor que el agua captada en otras estructuras (Brito et al, 2007).

181

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Los techos, por su condición impermeable, producen un volumen de escorrentía cercano al volumen de lluvia. El hecho de que estén en posición elevada e inclinada facilita la captación y almacenamiento del agua. Canaletas colocadas en la parte inferior del plano inclinado recogen la escorrentía del techo y, por una tubería, la conducen hacia la estructura de almacenamiento, generalmente estanques o cisternas, de donde el agua es retirada para su utilización

Ejemplos de captación de agua de lluvia de techos en diferentes situaciones

Los componentes del sistema de captación en techos son los siguientes: Techo El techo es el componente más importante del sistema. Debe ser de material impermeable, liso y uniforme (sin deformidades) para que el coeficiente de escorrentía sea elevado (arriba de 0,8 u 80%). En las zonas rurales, los materiales constructivos varían bastante. Los más comunes son: lámina galvanizada, lámina de asbesto (material que puede encontrar restricciones de uso en algunos países), tejas de arcilla o concreto.

El techo se debe mantener limpio, libre de hojas y otros detritos, para que el agua recogida sea de buena calidad.

Canaletas Las canaletas son las estructuras que se colocan en la parte donde termina el techo para captar el agua que escurre y cae por el declive y conducirla a un lugar de almacenamiento. Las canaletas deben tener las siguientes características: 

Dimensiones adecuadas al volumen de escorrentía.



Pendiente uniforme hacia el tubo de conducción.



Suficiente estructura de apoyo para soportar el peso del agua cuando esté bajo plena carga.



Ser mantenidas limpias, sin impedimentos al desplazamiento de la escorrentía.



Boca de salida suficiente para el caudal máximo.

182

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Las canaletas se convierten, con frecuencia, en una fuente de pérdida de agua debido a una mala posición en relación con el flujo del agua en caso de lluvias intensas, mala fijación para soportar la carga plena de agua, deformaciones y taponamiento con detritos que se acumulan en los días sin precipitación.

Acople canaleta-tubo de conducción y sistema de limpieza Normalmente se utilizan tubos de 100 mm ó 4 pulgadas para la conducción o desagüe.

En la foto, se puede observar un sistema de acople entre la canaleta y los tubos de conducción y desagüe. El tubo de desagüe es conectado al fondo de la canaleta de tal forma que cualquiera sedimento pueda salir a través de él. El tubo de conducción es conectado lateralmente a la canaleta. En la conexión se ubica una malla fina de metal que actúa como filtro.

A

B

C

D

Cuatro tipos de canaletas: a) canaleta en forma de U profunda, construida en lámina galvanizada, con extensor para ubicar y sujetar a las vigas por debajo del techo; b) canaleta rectangular en PVC con presillas de acero de construcción como soporte; c) canaleta también rectangular de lámina galvanizada; y d) canaleta en V, tal vez la de construcción más fácil, pero menos resistente y segura para la conducción del agua.

También se puede utilizar una conexión del tipo T o Y, El tubo horizontal es el que conduce el agua al depósito de almacenamiento. El tubo vertical es la estructura de limpieza, en la primera lluvia después de un período seco, el techo está sucio, con detritos traídos por el viento. La primera escorrentía es desechada por la estructura de limpieza. Luego, es tapada y el agua pasa a fluir hacia el almacenamiento.

183

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Cuando el agua es utilizada para consumo doméstico, se deja que la primera lluvia corra libremente a manera de remover la basura y polvo acumulados en el área de recolección y canaletas. La fuente más importante de contaminación la constituyen las deposiciones de aves y otros animales. La contaminación bacteriana puede ser minimizada manteniendo limpia la superficie de los techos y desagües, pero no puede ser completamente eliminada.

Conducción al estanque o cisterna El tubo de conducción debe entrar por la parte superior del estanque o cisterna (Foto), en cualquier tipo de sistema de almacenamiento. El lugar de entrada del tubo debe estar ubicado en el lado opuesto a la ventana de acceso y retirada del agua. Normalmente, en el lugar de entrada del tubo es donde se deposita mayor cantidad de sedimentos provenientes del techo.

Conducción al estanque o cisterna

184

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

Vivienda

con

sistema

JORGE MARULANDA

de

captación de agua de lluvia con dos cisternas separadas: Una para consumo doméstico y la otra para riego de un huerto, como estrategia para mantener la seguridad hídrica de la familia. La recomendación de tener estructuras de almacenamiento separadas para diferentes objetivos se basa en que es muy difícil regular el consumo para uno y otro objetivo cuando hay una sola estructura.

61 Debido a que el gobierno y/o las entidades del rubro, se encuentran cada vez con mayor dificultad para dar solución a las comunidades de suministrarle el agua por gravedad y por otros medios convencionales, la población se ve obligada a pensar en otras alternativas que sean económicas para suplir del vital líquido.

Cuyo objetivo principal deberá ser el Permitir el acceso al servicio de agua potable a las poblaciones del sector rural disperso, donde las condiciones topográficas y geológicas limitan el acceso a fuentes superficiales y subterráneas.

Al igual que se debe Asegurar la apropiación y la sostenibilidad del proyecto (aportación y participación comunitaria). Y Desarrollar la capacidad local para difundir la tecnología, siendo de suma importancia el adecuado cumplimiento de: 

Implementar Alternativas de Abastecimiento de Agua y Saneamiento con Tecnologías Apropiadas de Bajo Costo en el Sector Rural Disperso.



Capacitar a la comunidad mediante la implementación de la metodología “aprender haciendo” dentro de un proceso de autoconstrucción.



Garantizarla sostenibilidad del proyecto mediante la motivación de un mayor involucramiento y compromiso comunitario.



61

Mejorar la calidad de vida de cada uno de los habitantes

SANAA Región Centro Occidente

185

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

DOTACIONES PERCAPITA Estimado de consumo diario de agua por persona Tipo de consumo Volumen Observaciones: Ingesta directa 2litros Considerar desinfección Lavado de frutas y 3 litros Considerar desinfección verduras Cocido de alimentos 5 litros Desinfección opcional Higiene personal (lavado 5 litros Desinfección para lavado de manos) bucal Higiene de la letrina 2 litros Higiene de la vivienda 3 litros Total: 20 litros Fuente: SANAA Región Centro Occidente

Descripción de las alternativas de abastecimiento de agua potable Para lograr un mejor aprovechamiento de los escasos recursos hídricos existentes en las comunidades, el SANAA cuenta con varias Alternativas de Abastecimiento de Agua y Saneamiento con tecnologías Apropiadas para el Sector Rural Disperso Convencionales 

Sistemas por gravedad



Sistema por bombeo

No convencionales 

Perforación manual de pozos



Captación de Aguas Lluvias

Micro captación pluvial Construcción de sistemas Individuales que consisten en la recolección del agua lluvia a través de los techos y almacenada en cisternas, para su utilización durante la estación seca

186

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Descripción del sistema62 Fuente: (htt111)http://captaciondeagua.blogspot.com/

Canal de aguas lluvias Elemento construido con lámina lisa de zinc o canal PVC que conduce el agua lluvia hacia el filtro para su posterior almacenamiento en la cisterna. Se fija a la estructura del techo mediante sujetadores fabricados en el sitio con varilla de hierro corrugada de 3/8” Ø.

Filtro Tanque de ferrocemento con un filtro de material sintético colocado en su interior con la finalidad de evitar el paso de cualquier suciedad proveniente del canal de aguas lluvias.

Tiene una altura de 45cms y diámetro de 47cms, para una capacidad de 60 litros.

62

SANAA Región Centro Occidente

187

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Cisterna Depósito

excavado

en

el

suelo,

debidamente

impermeabilizado con cemento, con el objetivo de almacenar agua lluvia proveniente del filtro. Tiene una profundidad de 3.0 mts con un diámetro de 1.60 mts y su capacidad de almacenamiento es de 5,000a 5,500 litros. Se recomienda construir 3 unidades por casa para suplir la necesidad durante los 6 meses de sequía.

Cisternas Bomba

Partes de la Bomba

188

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Bomba Su función es extraer el agua de la cisterna para impulsarla al tanque elevado. Está construida con tubería y accesorios de PVC, disponibles en el mercado lo que facilita las labores de mantenimiento y reparación.

Tanque elevado Tanque de ferrocemento que se instala sobre las vigas de la casa. Sirve para almacenar el agua bombeada desde la cisterna. Desde esta unidad se distribuye el agua por gravedad al lavatrastos y ducha.

RIEGO POR GOTEO 63

La existencia de vida en nuestro planeta está íntimamente asociada y condicionada a

la presencia del agua, y sobre todo la humanidad la requiere en cantidad y calidad suficiente y adecuada para satisfacer sus necesidades. Dada la creciente escasez del agua en el planeta, debida a los cambios climáticos y al existir hoy una mayor demanda de los limitados recursos hídricos; el uso eficiente de las aguas superficiales y subterráneas disponibles empieza a ser crucial.

El desarrollo de los pueblos está ligado estrechamente a la agricultura y ésta, al suelo y al agua, lo que nos obliga a potenciar la investigación y desarrollo de técnicas que permitan conservar las tierras y administrar y utilizar en forma eficiente el agua, tanto desde la captación y conducción.

El agua es un recurso cada vez más escaso que debe manejarse cuidadosamente. En la actualidad más del 40% del agua destinada para riego se pierde (por infiltraciones, malos diseños de canalizaciones, etc) antes de que llegue a los cultivos. Con este sistema de riego se puede hacer producir mejor los suelos o terrenos pedregosos o con contenido salino, lo que tal vez no sería factible de lograr con los sistemas.

63

Manual de operación y mantenimiento de un sistema de Riego por Goteo, Ayuda Humanitaria Comisión Europea

189

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Con el Sistema de Riego por Goteo sólo se humedece una parte del suelo, de donde la planta podrá obtener el agua y los nutrientes que necesita implican riegos más continuos.

Estas características del riego por goteo nos dan una serie de ventajas tanto agronómicas como económicas.

Que es un sistema de Riego por Goteo Es un método de riego localizado donde el agua es aplicada en forma de gotas a través de emisores, comúnmente denominados “goteros”. La descarga de los emisores fluctúa en el rango de 2 a 4 litros por hora por gotero.

El riego por goteo suministra a intervalos frecuentes pequeñas cantidades de humedad a la raíz de cada planta por medio de delgados tubos de plástico. Este método, utilizado con gran éxito en muchos países, garantiza una mínima pérdida de agua por evaporación o filtración, y es válido para casi todo tipo de cultivos.

Componentes del Sistema de Riego por Goteo Fuente de Presión Puede ser una Bomba, o tal vez un estanque que se encuentre ubicado por lo menos 10 metros sobre el nivel del terreno a regar, o una red comunitaria de agua presurizada.

Línea de Presión Constituido por una tubería de PVC, cuyo diámetro depende del tamaño de la parcela a la que se le aplicará este tipo de riego y que permite conducir las aguas desde los pozos existentes o desde la bomba hacia los cabezales, presurizando en su recorrido el agua al ganar presión hidrodinámica gracias a la topografía del lugar al tener pendiente a favor.

190

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Cabezal de Riego Constituido por accesorios de control y filtrado. Los cabezales constan básicamente de: 

Válvula compuerta



Válvula de aire



Filtro de anillos



Arco de riego con válvula de bola.

Porta regantes Tubería de PVC que permite conducir el agua hacia cada uno de los laterales donde se instalarán las cintas de goteo.

Emisores Constituidos por las Cintas de Goteo, que permiten emitir caudales de aproximadamente 1 a 2 litros por hora por cada gotero (ubicados cada 20 cm, o más).

Operación del Sistema Poner en marcha el sistema implica las siguientes actividades: Lavado del sistema: Es recomendable realizar esta operación sin que esté colocado el cartucho de filtrado, ni las cintas de goteo, ni los tapones al final de la porta regantes; para lo cual se abrirá solo una llave de bola a la vez de los arcos de riego, dejando que el agua circule por las salidas (bigotes de manguera de Polietileno y por los extremos de la porta regantes). Las cintas trabajan con presiones nominales de hasta 10 metros de columna de agua.

Componentes del sistema de riego por goteo

191

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Instalación del filtro: cintas de goteo y tapones: Una vez lavado el sistema, se procede a colocar los tapones en los extremos de la porta regantes, el cartucho de filtrado y a instalar las cintas de goteo, tendiéndolas sobre el terreno previamente preparado y sembrado. Las cintas se cortarán, del rollo, a la medida del terreno a irrigar, colocándolas sobre el terreno con los goteros hacia arriba.

Al final de las cintas, se le hará un doblez y se le calzará un pedazo de la misma cinta, de manera que funcione como tapón final. La conexión de la cinta con la manguera de polietileno (bigote) se hará con el conector manguera cinta. La longitud recomendada para la cinta será de 80 m, buscando que el terreno preferentemente no tenga pendientes muy elevadas (recomendable menos de 2%).

Aplicación del riego: Una vez instaladas las cintas de goteo se puede programar el riego, procediendo, para ello, a abrir la válvula general del cabezal de riego y luego la válvula de bola de uno de los arcos de riego, para regar un sector y al terminar se cierra esta válvula y se abre la de otro arco para regar otro sector. Es preferible regar por sectores para tener una mejor presión de riego y el goteo sea uniforme.

Principales elementos del diseño de un sistema de conductos subterráneos

192

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Lavado del filtro durante el riego: El lavado del filtro se realizará cada vez que se aprecie una baja de presión, lo cual se nota en las cintas de goteo, que se van aplanando y el agua ya no llega al final de la cinta. Esto nos indica que el filtro esta sucio y requiere limpieza.

Para ello, se cerrará la llave general, que se encuentra antes del filtro, se desenrosca la tapa de la coraza o cuerpo dentro del cual se encuentra el cartucho de anillos, luego con un simple jalón de retirará el cartucho filtrante de anillos, se desenroscará la mariposa de la parte baja del cartucho para que se separen los anillos y luego se enjuagará con abundante agua a presión (utilizar el pilón que se encuentra antes de la llave general) y si es necesario con la ayuda de una escobilla.

2

1 3

4

5

193

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Hecha esta operación, se vuelve a enroscar la mariposa del cartucho para ajustar los anillos, debiendo quedar un cuarto de vuelta sin apretar completamente la rosca y se vuelve a colocar el cartucho en su sitio, presionando un poco hacia adentro hasta que encaje en su lugar, para luego colocar la tapa, enroscando bien para que no escurra agua por la tapa. Cuando el filtro ha sido limpiado y vuelto a instalar, se puede volver a abrir la válvula general del cabezal y continuar con el riego por sectores.

Tiempo de riego El tiempo de riego diario o ínter diario depende de la Evapotranspiración Potencial y del tamaño del cultivo, una práctica recomendada será un riego ínter diario por un período de 1.5 hrs.

Mantenimiento preventivo.

Controlar permanentemente la calidad del agua durante el riego, haciendo limpieza de las mallas del desarenador y de la arena, limo, arcilla, piedras, etc que pueden haberse acumulado dentro del mismo.

Una vez por mes es recomendable, dejar remojando el cartucho filtrante en un balde con agua y cloro disuelto y una vez al año con ácido muriático para eliminar las incrustaciones cálcicas en los anillos.

El taponamiento de emisores es una amenaza que atenta contra el buen rendimiento del equipo, por ello es necesario realizar un lavado frecuente de las

cintas,

para

evitar

el

taponamiento de emisores. El lavado de las cintas consistirá en retirar el tapón final de las cintas (doblez), dejando que fluya el agua por intervalo de 5 minutos.

Esta operación es recomendable que se realice mensualmente.

194

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Si por algún motivo la cinta se rompiese o tuviese un pequeño agujero, se recomienda repararlo lo más pronto posible con cinta aislante, de lo contrario se afectará la uniformidad de riego del sistema. Las cintas se retirarán del campo al final de la cosecha, y se enrollarán de forma adecuada (recomendable en pedazo de tubo de PVC), para su posterior uso en la próxima campaña.

Se recomienda levantar las cintas de goteo en forma cuidadosa para realizar labores culturales como poda o control de malezas Se recomienda pintar toda la tubería de PVC, expuesta a la luz solar con esmalte blanco para evitar la absorción del calor y así prolongar su vida útil.

Ventajas de este sistema de Riego.

Ventajas de Tipo Agronómico 

Permite un ahorro considerable de agua, debido a la reducción de la evapotranspiración y de las pérdidas de agua en las conducciones y durante la aplicación. Debido también a la alta uniformidad de riego, todas las plantas crecen uniformemente, ya que reciben volúmenes iguales de agua, siempre que el sistema esté bien diseñado y mantenido. Nos da también la posibilidad de medir y controlar la cantidad de agua aportada, incluso de automatizar el riego.



Es posible mantener el nivel de humedad en el suelo más o menos constante y elevado, sin que lleguen a producirse encharcamientos que provoquen la asfixia de la raíz o faciliten el desarrollo de enfermedades.



Posibilita la utilización de aguas ligeramente salinas. La alta frecuencia de riego, hace que las sales estén más diluidas, lavando de forma continua el área húmeda que se forma alrededor del gotero.



Facilita el control de malas hierbas, ya que éstas se localizan tan sólo en el área húmeda.



Una gran ventaja, del riego por goteo, es que reduce la salinización. Es más, como este método no permite que el agua entre en contacto con el follaje, se puede utilizar para aplicar agua salina a cultivos que no sean demasiado sensibles a las sales.

195

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Sistema de Riego por Goteo.

Fuente: (htt112)https://huertourbanoenmibalcon.es/consejos/sistema-de-riego-por-goteo

Ventajas de Tipo Económico 

Los agricultores que pasaron del riego tradicional por gravedad al sistema de riego por goteo han reducido su consumo de agua en un 60 por ciento.



Se reduce la mano de obra necesaria para el manejo del riego y la aplicación de los fertilizantes, ya que, este sistema permite la aplicación de fertilizantes a través del riego, es decir disueltos en agua, pudiendo de esta manera realizar dos operaciones al mismo tiempo (riego y fertilización).



Como se dosifica con eficacia la aplicación de agua, y la de fertilizante, se consigue una mejor calidad del producto y aumentar las cosechas hasta en un 40 por ciento.



Si se impulsa el agua mediante el bombeo, el gasto energético es menor, debido a la reducción de los consumos de agua y a las menores necesidades de presión.



Los equipos tienen larga vida útil, superior a los 10 ó 15 años. Y la inversión realizada en su implementación se puede recuperar en uno o dos años

Ventajas de Tipo Ambiental 

No ocasiona mayores costos ambientales ya que, no produce anegamientos por saturación y evita la salinización del suelo, condiciones que hoy afectan al 30 por ciento de las tierras de riego



Facilita el control de inminentes deslizamientos o derrumbes.

196

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA



JORGE MARULANDA

Evita el deterioro de las carreteras y caminos de herradura ya que con este sistema de riego no se producen desbordes ni escurrimientos del agua de riego por falta de control.

Irrigación, la salida para el ahorro del agua y la energía.64 Los sistemas de irrigación, o de riego, son estructuras que ayudan al agricultor a cosechar productos en un área con la cantidad de agua necesaria. De igual forma, proporcionan varias ventajas, como garantizar el desarrollo de la producción agrícola en el campo, se controlan las plagas y se reduce la mano de obra.

El riego por goteo se utiliza cultivos de nuez de coco, banana, fresas, caña de azúcar, algodón o tomates. Foto: Contexto ganadero.

Consideraciones a tener en cuenta Para tomar la decisión de instalar un Sistema de Riego por Goteo en algún terreno de cultivo debemos tener presentes las siguientes consideraciones: Disponibilidad permanente de agua La parcela o terreno que deseamos irrigar debe contar con una disponibilidad permanente de agua, considerando que, con este Sistema de Riego, la aplicación es por una o dos horas, diarias o Inter diarias, dependiendo del tipo de cultivo y de la evapotranspiración potencial.

Calidad física del agua La calidad física del agua es un factor muy importante en el manejo de los sistemas de riego localizado. Los goteros pueden obstruirse por la presencia de sólidos en suspensión del tamaño de una partícula de arena fina.

64

(www) www.contextoganadero.com/galeria/irrigacion-la-salida-para-el-ahorro-del-agua-y-la-energia

197

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Para minimizar el riesgo de taponamiento, se debe disponer de sistemas de filtrado que mejoren la calidad física del agua. Los sistemas de filtrado reducen significativamente el contenido de compuestos orgánicos (pedazos de hojas, raíces, insectos, etc.) y sólidos en suspensión (arena, limo, arcilla, etc.), sin llegar a eliminarlos totalmente.

El Desarenador: Una alternativa para

reducir

partículas

el

en

contenido

suspensión

es

de la

construcción de un desarenador, previo a la entrada del agua a la cámara

de

captación

o

tanque

acumulador. A esta estructura se le puede adicionar un sistema de mallas de diferente tamaño de aberturas u orificios,

pero,

permanente

esto

control

implica y

un

limpieza

durante el riego, dependiendo de la cantidad y tamaño de partículas suspendidas en el agua y de la fuente de donde proviene esta.

Presión de Agua en el Sistema Este Sistema de riego es uno de los denominados Riegos Presurizado, llamado así porque funcionan mediante la presión de agua que debe existir en las tuberías de conducción.

Esta presión se consigue por medio del bombeo, cuando los terrenos no tienen pendientes significativas y presión por gravedad en terrenos donde se puede contar con un tanque elevado.

En el caso de que exista en la zona de aplicación del riego, desniveles bien marcados en el terreno, se puede aprovechar de esta ventaja para construir cámaras o pozos de captación de tamaño adecuado a la necesidad, en los terrenos altos (10 metros de desnivel en promedio), cámara que debe funcionar como fuente de presión por gravedad.

198

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Riego por goteo permite ahorros de un 40% en el consumo de agua Foto: (htt113)http://www.larepublica.co/agronegocios/riego-por-goteo-permite-ahorros-de-un40-en-el-consumo-de-agua_63351

PURIFICADORES DE AGUA En Honduras 400 mil personas carecen de agua potable y 1.6 millones no cuentan con saneamiento básico65 Tegucigalpa. -En Honduras el 5 por ciento de la población o alrededor de 400 mil personas no tienen cobertura de agua potable y el 20 por ciento, cerca de 1.6 millones de habitantes, carecen de saneamiento seguro, según un informe divulgado hoy en el marco del VII Foro Nacional de Agua Potable y Saneamiento.

Además, se informó que en el país cerca de un millón de hondureños no tienen acceso a agua potable y 2.2 millones no tienen acceso a saneamiento y de esos la mitad son niños.

65

http://www.centinelaeconomico.com/2012/03/07/en-honduras-400-mil-personas-carecen-de-aguapotable-y-1-6-millones-no-cuentan-con-saneamiento-basico/

199

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Este año el Foro fue denominado, Derecho Humano al Agua y al Saneamiento, en el marco del cumplimiento del séptimo Objetivo de Desarrollo del Milenio referente al agua potable y el Día Internacional del Agua que se celebra el 22 de marzo.

La conferencia magistral estuvo a cargo de Carlos Fernández Jáuregui, director internacional de Water Assessment & Advisory Global Network, quien planteo diversos puntos referentes al agua desde la perspectiva de un derecho humano. Fernández explicó que Suramérica es la región más rica en agua porque tiene un 6 por ciento de la población del mundo y tiene el 26 por ciento del agua del mundo, mientras que la región más pobre de agua es Asia que tiene el 60 por ciento de la población y el 36 por ciento del líquido.

“Tenemos suficiente agua para todos en el mundo, no hay escases, lo que existe es una creciente demanda por el constante crecimiento de la población. La oferta del agua es constante, pero la demanda va creciendo y esto significa que es una presión problema”, apuntó el experto.

En lo referente al agua y a la salud manifestó que cada día mueren 6.000 personas a causa de diarrea y la mayoría son niños menores de cinco años; y cada nueve segundos muere una persona por problemas relacionados con la calidad del agua. En el mundo 1.200 millones de personas no tienen acceso al agua potable y 2.600 millones de personas no tienen acceso a saneamiento.

En Honduras, por ejemplo, el 5 por ciento de la población es decir alrededor de 400 mil personas no tienen cobertura de agua potable y el 20 por ciento cerca de 1.6 millones de personas no tienen saneamiento seguro. La situación actual muestra que existen diversos factores, como las limitaciones políticas, institucionales, financieras y los desafíos técnicos legales, que impiden que se avance en el cumplimiento de este derecho humano, que constituye un soporte para la vida.

El relator internacional aseguró que la crisis del agua es esencialmente una crisis de gobernabilidad y existen al menos cinco parámetros para considerar que en un país existe gobernabilidad del agua. Entre estos parámetros están el hecho de contar con una autoridad de agua al nivel más alto, disponer de una legislación moderna sobre el

200

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

tema, disponer recursos humanos idóneos en calidad, contar con recursos financieros adecuados a corto, mediano y largo plazo y tener información confiable, transparente y de libre circulación en todo el ámbito del sector.

Con respecto a la infancia dijo que en promedio 300 millones de niños no tienen acceso al agua potable y 600 millones no tienen acceso a saneamiento básico a nivel mundial.

Explicó que los niños no son a los que se debe educar en este tema, porque son ellos quienes lo sufren, se les debe de educar a los padres y políticos porque estos son los que toman decisiones sobre este grupo de población.

Renato chavaría, especialista de agua y saneamiento de UNICEF Honduras, dijo que el país ha tenido un aumento en la cobertura y se han reducido el porcentaje de la población excluida. Explicó que a pesar de los avances todavía hay retos que superar, con respecto a la cobertura, cuantificó que en el país cerca de un millón de hondureños no tienen acceso a agua potable y 2.2 millones sin acceso a saneamiento y que de esos la mitad son niños.

La inequidad en el acceso, la falta de dinamismo, los insuficientes niveles de inversión e implementación y la mala calidad de los servicios son otros de los retos que el país debe superar para poder cumplir plenamente con este derecho humano.

Solo el 20% del agua es potable en Honduras66 Como si el problema de la escasez del agua fuera poco, autoridades de Salud detectan que únicamente el 20% puede ser consumido sin riesgos.

Según Tomás Guevara, jefe de control epidemiológico de la Secretaría de Salud, los análisis realizados días atrás revelan que "únicamente el 20 por ciento del agua es apta para el consumo humano y por esto es la alerta que se le da a la población para que proceda de inmediato con las medidas de prevención, a clorar o hervir su agua".

66

http://archivo.elheraldo.hn/Pa%C3%ADs/enlace-leer-mas/Ediciones/2011/03/17/Noticias/Solo-el-20del-agua-es-potable-en-Honduras

201

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

El epidemiólogo dijo que a nivel nacional se están haciendo estudios de la calidad de agua, para llevar un control y evitar un brote de enfermedades como el cólera, así como otras infecciones de tipo viral y bacteriana.

Según Guevara, en los domicilios se detectó que hay un manejo inadecuado de las aguas, ya que las personas introducen recipientes sucios, lo que provoca la contaminación de todo el líquido almacenado.

Ventas no controladas Uno de los problemas más frecuentes es que las personas compran agua de carros cisterna sin saber la procedencia de la misma. Muchas cisternas no toman las medidas de control necesarias, pues las mismas se usan para acarrear agua de los ríos para las construcciones, y en los mismos camiones después se distribuye el agua para consumo humano.

Además, el galeno dijo que en Santa Rosa de Copán "encontramos en dos plantas envasadoras de agua, las bacterias coliformes (las que se encuentran en las heces), por lo que ya se le está dando el seguimiento apropiado", explicó.

Ventas de agua no controladas

La mayoría de las comunidades, sobre todo las rurales, atraviesan por un alto deterioro en sus condiciones de vida encontrándose en una situación de abandono, pobreza y marginación, siendo uno de los sectores más vulnerables los niños, quienes son afectados por los bajos niveles educativos, desnutrición y enfermedades (estomacales y cutáneas causadas por el agua).

202

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Los principales contaminantes en los ríos, generalmente son: 

El sistema de desagüe de las viviendas que desembocan en el mismo río poca parte de la población utiliza pozos.



Desperdicios orgánicos e inorgánicos que desecha la población en un alto porcentaje (casi el 100%) teniendo como consecuencia la proliferación de coliformes fecales

Por lo que hace falta un estudio de los niveles de contaminación del agua que consumen; e implementar un método que nos permita mejorar su calidad eliminando las bacterias que son la principal causa de las enfermedades, por tal motivo nos hacemos la siguiente pregunta. ¿La filtración lenta de arena será un método efectivo para bajar los niveles de contaminación en el río y así obtener agua apta para el consumo humano?

El uso de la filtración en el tratamiento del agua no es reciente, conociendo que la primera instalación de filtración en arena fue construida en el siglo XIX en Inglaterra, dichas instalaciones filtraban agua sometida a los procesos de coagulación, floculación y sedimentación. Hasta 1950 muy poco se había avanzado en el proceso de filtración considerándose dos condiciones: 

Que la carga hidráulica disponible se utilizará totalmente.



Que la concentración de los sólidos en el agua filtrada alcanzará un valor predeterminado

La operación ideal era aquella en que las dos condiciones ocurrían simultáneamente.

Estos tipos de filtro también son usados en zonas rurales de diversas partes del mundo.

67

Según la OMS, cada año mueren casi tres millones y medio de seres humanos, y en su

mayoría niños con enfermedades diarreicas agudas (EDA) que son frecuentemente originadas por falta de servicios de agua. Los factores que agudizan el problema de desabastecimiento de aguas son: el crecimiento imparable de la población y el efecto invernadero que acelera la desertificación de muchas zonas alrededor del planeta,

67

Purificación de Agua por medio de Filtros lentos de arena en la Comunidad de kuychiro” – cusco, profesores de la universidad nacional de san Antonio Abad del cusco – departamento Académico de física- laboratorio de calorimetría y medio ambiente.

203

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

afectando tanto el ciclo hídrico como al cambio climático y reduciendo la media de precipitaciones esperadas en regiones ya desiertas o semi-desiertas.

Por esta razón se establecen técnicas y estrategias que ayudarán el proceso de la purificación de agua para el consumo humano, una de estas técnicas es el uso de filtros lentos de arena que son sistemas sencillos y efectivos, donde el agua pasa a través de lechos de capas de grava arena de diferentes tamaños las cuales retienen las impurezas y patógenos que contienen.

Características del agua físicos y químicos 

LA DENSIDAD. Significa la masa de cierta cantidad de agua. (Kg/m3).



CONDUCTIVIDAD. Cantidad de electricidad el agua puede conducir.



CARACTERÍSTICAS TERMALES. Se refiere a la temperatura de cambio de estado



VISCOSIDAD. Determina la movilidad del agua. la viscosidad disminuye al aumentar la temperatura, es menos móvil en temperaturas más altas.



ABSORCIÓN DE LUZ. Es la cantidad de luz que el agua absorber en un intervalo de tiempo.



El pH. Tiene su propia escala, funcionando para arriba a partir de 1 a 14. El pH demuestra si una sustancia es ácida (pH 1-6), neutro (pH 7) o básico (pH 8-14).



ALCALINIDAD. Es la capacidad del agua de neutralizar un ácido o una base, de modo que el pH del agua no cambie.

Fuente: Purificación de Agua por medio de Filtros lentos de arena en la Comunidad de kuychiro” – cusco

204

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Contaminación del agua.

Fuente: Purificación de Agua por medio de Filtros lentos de arena en la Comunidad de kuychiro” – cusco

Contaminantes orgánicos más frecuentes FUENTE O ACTIVIDAD

CONTAMINANTE ORGÁNICO

Desechos humanos

Excremento, urea

Desechos alimenticios

Azucares, almidones, alcoholes, grasas, Aceites, etc.

Basura

Papel, cáscaras, hojas de té, Café molido

Misceláneos

Jabones, detergentes, shampoos

Agricultura

Pesticidas

Actividades industriales

Son los importantes y más variados

Farmacéutica y petrolera

Gama enorme de diferentes Contaminantes, cada uno en una concentración pequeña

Otras industriales Procesadora de papel - Faenadora de aves - Manufacturas de alimentos

Producen generalmente concentraciones muy elevadas de un único tipo de contaminantes Celulosa Sangre Azucares

Fuente: Purificación de Agua por medio de Filtros lentos de arena en la Comunidad de kuychiro” – cusco

205

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Enfermedades transmitidas por el agua La población de escasos recursos económicos sufre frecuentemente enfermedades vinculadas a la falta de agua limpia y de servicios de saneamiento, entre ellas el EDA (enfermedades diarreicas agudas) y enfermedades cutáneas que juntas son responsables especialmente de la mortandad en niños y ancianos en un 26% a nivel mundial. El agua puede transmitir enfermedades entéricas (intestinales), debido al contacto con desechos humanos o de animales, es la fuente principal de patógenos entéricos: excrementos y otros desechos eliminados por humanos enfermos y sus animales huéspedes.

Las enfermedades hídricas más importantes son producidas por: 

Bacterias: Shigella, Salmonella y Escherichia, citrobacter, enterobacter, aerogenas, etc.



Virus: aquellos relacionados con la Hepatitis y la Gastroenteritis



Protozoos: Giardia Lambia, Entamoeba Histolytica.

Filtración La filtración es el proceso mediante el cual el agua es separada de la materia en suspensión haciéndola pasar a través de una sustancia porosa. En la práctica este material poroso es generalmente arena.

Hay dos tipos de filtros de arena los de acción lenta y los de acción rápida. En los filtros lentos, el agua pasa por gravedad a través de la arena a baja velocidad, la separación de los materiales sólidos se efectúa al pasar el agua por los poros de la capa filtrante y adherirse las partículas a los granos de arena.

Filtros rápidos de arena, El principal carácter distintivo estos filtros, consiste en la eliminación de partículas en suspensión, relativamente grandes por procesos físicos, durante esta operación estos sólidos son acumulados en la parte superior del medio filtrante. Es más, los filtros de arena de acción rápida requieren limpiarse mediante una operación de reflujo un tanto complicado.

206

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Filtro lento de Arena Una alternativa de depuración de agua en pequeñas comunidades.

Fuente: (htt115)https://www.iagua.es/blogs/gustavo-florez/filtros-lentos-arena-alternativadepuracion-agua-pequenas-comunidades

Mecanismos de filtración La filtración es usualmente considerada como el resultado de dos mecanismos distintos, pero complementarios: Transporte y adherencia.

Los mecanismos que pueden realizar transporte son los siguientes: • Cernido • Sedimentación • Intercepción • Difusión • Impacto inercial • Acción hidrodinámica Los mecanismos de adherencia son los siguientes: • Interacción de las Fuerzas Electrostáticas y de Van der Waals • Enlace químico entre las partículas y la superficie de los granos Factores que influyen la filtración • Tamaño de las partículas suspendida • Densidad de las partículas suspendidas • Resistencia y dureza de los de las partículas suspendidas (floculos) • Temperatura del agua a filtrar • Concentración de partículas suspendidas en el afluente

207

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

• Potencial zeta de la suspensión • pH del afluente.

Características del medio filtrante • Tipo del medio filtrante Un medio filtrante ideal es aquel de una determinada granulometría y granos de un cierto peso específico que requiere una cantidad mínima de agua para ser lavado específicamente y que es capaz de remover la mayor cantidad posible de partículas suspendidas, produciendo un efluente de buena calidad.

•Características granulométricas del material filtrante - Tamaño efectivo - Coeficiente de uniformidad - Forma - Peso específico • El espesor de la capa filtrante • Características hidráulicas - Tasa de filtración - Calidad del efluente - Carga hidráulica disponible - El método de control de los filtros Ventajas de los filtros lentos La filtración lenta en arena tiene muchas ventajas • Mejora simultánea en la calidad física, química y bacteriológica del agua, con un número de ventajas especiales para los países en desarrollo tales como el nuestro.

• La eficacia en la eliminación de bacterias totales es igual que en los filtros rápidos.

• No se necesitan compuestos químicos.

• La operación y mantenimiento pueden ser llevados a cabo por mano de obra semi especializada.

• El proceso de filtración es llevado a cabo por gravedad; no hay otras partes mecánicas que precisen de energía para funcionar.

• El manejo de lodos no causa problemas; las cantidades de lodos son pequeñas tiene muy alto contenido de materia seca.

208

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Operación y mantenimiento de filtro lentos de arena Todas las actividades de operación y mantenimiento pueden ser desarrolladas por mano de obra local.

Tabla del centro internacional de referencia para abastecimiento Publico de agua de la OMS Parámetro

Efecto Purificador

Materia orgánica

Los filtros lentos de arena producen un efluente claro, virtualmente libre de materia orgánica.

Bacteria

Puede eliminarse entre el 99% y 99.99% de bacterias patógenas, las cercarias deesquistozoma, los quistes y huevos son eliminados aun con mayor grado. E. Coli reduce entre 99% y 99.9%.

Virus

En un filtro lento ya maduro los virus se elimina en forma virtualmente total

Color

El color se reduce en forma significativa.

Turbiedad

Puede tolerarse en el agua cruda turbiedades de 100 – 200 NTU solo por unos pocos días turbiedades de más de 50 NTU son aceptables solo para unas pocas semanas: de preferencia, la turbiedad de agua debe ser menor de 5 NTU, para un filtro lento diseñado y operado con propiedad, la turbiedad del efluente será menor de 1 NTU. Fuente: Purificación de Agua por medio de Filtros lentos de arena en la Comunidad de kuychiro” – cusco La Construcción de un Sistema de Tratamiento de Agua de Barreras Múltiples Usando Materiales L ocales

Fuente: (htt116)http://www.aqsolutions.org/images/2013/03/water-system-handbookspanish.pdf

209

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Instalación del difusor y geotextil

Foto: Purificación de Agua por medio de Filtros lentos de arena en la Comunidad de kuychiro” – cusco

Propiedades físicas de algunos materiales utilizados – Arena, tiene una densidad de 2,5 gr/cm3 y la porosidad de este material es de 34,86%.

– Grava, tiene una densidad de 1,45 gr/cm3 y la porosidad de este material es de 44%.

– Arena gruesa, tiene una densidad de 1,86 gr/cm3 y la porosidad de este material es de 32,28%.

Fuente: (htt117)http://www.fundesyram.info/biblioteca.php?id=3623

210

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

4.2.7.

JORGE MARULANDA

PEQUEÑAS EOLICAS

4.2.7.1 QUE ES LA ENERGIA EOLICA? La energía eólica es la energía obtenida del viento. Es uno de los recursos energéticos más antiguos explotados por el ser humano y es hoy la energía más madura y eficiente de todas las energías renovables. El término “eólico” proviene del latín “aeolicus”, perteneciente o relativo a Eolo, Dios de los vientos en la mitología griega. ¿CÓMO FUNCIONA LA ENERGÍA EÓLICA? La energía eólica consiste en convertir la energía que produce el movimiento de las palas de un aerogenerador impulsadas por el viento en energía eléctrica.

BENEFICIOS DE LA ENERGÍA EÓLICA La energía eólica es una fuente de energía renovable, no contamina, es inagotable y reduce el uso de combustibles fósiles, origen de las emisiones de efecto invernadero que causan el calentamiento global. Además, la energía eólica es una energía autóctona, disponible en la práctica totalidad del planeta, lo que contribuye a reducir las importaciones energéticas y a crear riqueza y empleo de forma local. Por todo ello, la producción de electricidad mediante energía eólica y su uso de forma eficiente contribuyen al desarrollo sostenible.

De todas estas ventajas, es importante destacar que la energía eólica no emite sustancias tóxicas ni contaminantes del aire, que pueden ser muy perjudiciales para el medio ambiente y el ser humano. Las sustancias tóxicas pueden acidificar los ecosistemas terrestres y acuáticos, y corroer edificios. Los contaminantes de aire pueden desencadenar enfermedades del corazón, cáncer y enfermedades respiratorias como el asma.

La energía eólica no genera residuos ni contaminación del agua, un factor importantísimo teniendo en cuenta la escasez de agua. A diferencia de los combustibles fósiles y las centrales nucleares, la energía eólica tiene una de las huellas de consumo de agua más bajas, lo que la convierte en clave para la preservación de los recursos hídricos.

211

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Resumen de beneficios de la energía eólica 

Energía que se renueva



Inagotable



No contaminante



Reduce el uso de combustibles fósiles



Reduce las importaciones energéticas



Genera riqueza y empleo local



Contribuye al desarrollo sostenible

La energía eólica sigue siendo la tecnología más eficiente para producir energía de forma segura y ambientalmente sostenible: sin emisiones, autóctona, inagotable, competitiva y creadora de riqueza y empleo68.

Proyecto eólico del Cerro de Hula, Honduras Fuente: (htt118)https://ejatlas.org/conflict/proyecto-eolico-del-cerro-de-hula-honduras

La energía del viento está relacionada con el movimiento de las masas de aire que se desplazan de áreas de alta presión atmosférica hacia áreas adyacentes de baja presión, con velocidades proporcionales al gradiente de presión.

Para poder aprovechar la energía eólica es importante conocer las variaciones diurnas y nocturnas y estacionales de los vientos, la variación de la velocidad del viento con la altura sobre el suelo, la entidad de las ráfagas en espacios de tiempo breves, y valores

(Htt5)Http://www.smartgridcostarica.com/2012/08/19/energia-eolica-y-molinos-de-vientoque-es-y-como-funciona/ 68

212

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

máximos ocurridos en series históricas de datos con una duración mínima de 20 años.

Es también importante conocer la velocidad máxima del viento.

Para poder utilizar la energía del viento, es necesario que este alcance una velocidad mínima que depende del aerogenerador que se vaya a utilizar pero que suele empezar entre los 3 m/s (10 Km. /h) y los 4 m/s (14,4 Km. /h).

(Htt4)Http://www.smartgridcostarica.com/2012/08/19/energia-eolica-y-molinos-de-viento-quees-y-como-funciona/

La energía del viento es utilizada mediante el uso de máquinas eólicas (o aeromotores) capaces de transformar la energía eólica en energía mecánica de rotación utilizable, ya sea para accionar directamente las máquinas operatrices, como para la producción de energía eléctrica. En este último caso, el sistema de conversión, (que comprende un generador eléctrico con sus sistemas de control y de conexión a la red) es conocido como aerogenerador.

En la actualidad se utiliza, sobre todo, para mover aerogeneradores. En estos la energía eólica mueve una hélice y mediante un sistema mecánico se hace girar el rotor de un generador, normalmente un alternador, que produce energía eléctrica. Para que su instalación resulte rentable, suelen agruparse en concentraciones denominadas parques eólicos. ¿QUÉ ES UN MOLINO DE VIENTO? Un molino es una máquina que transforma el viento en energía aprovechable, que proviene de la acción de la fuerza del viento sobre unas aspas oblicuas unidas a un eje común. El eje giratorio puede conectarse a varios tipos de maquinaria para moler grano,

213

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

bombear agua o generar electricidad. Cuando el eje se conecta a una carga, como una bomba, recibe el nombre de molino de viento. Si se usa para producir electricidad se le denomina generador de turbina de viento. Los molinos tienen un origen remoto.

En Europa los primeros molinos aparecieron en el siglo XII en Francia e Inglaterra y se distribuyeron por el continente. Eran unas estructuras de madera, conocidas como torres de molino, que se hacían girar a mano alrededor de un poste central para levantar sus aspas al viento. El molino de torre se desarrolló en Francia a lo largo del siglo XIV. Consistía en una torre de piedra coronada por una estructura rotativa de madera que soportaba el eje del molino y la maquinaria superior del mismo.

Estos primeros ejemplares tenían una serie de características comunes. De la parte superior del molino sobresalía un eje horizontal. De este eje partían de cuatro a ocho aspas, con una longitud entre 3 y 9 metros. Las vigas de madera se cubrían con telas o planchas de madera. La energía generada por el giro del eje se transmitía, a través de un sistema de engranajes, a la maquinaria del molino emplazada en la base de la estructura. Los molinos de eje horizontal fueron usados extensamente en Europa Occidental para moler trigo desde la década de 1180 en adelante.

Fuente: (htt119)http://www.madridejos.net/Molinos/

214

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

La energía eólica Es un tipo de energía renovable ya que tiene su origen en procesos atmosféricos debidos a la energía que llega a la Tierra procedente del Sol. Es una energía limpia ya que no produce emisiones atmosféricas ni residuos contaminantes. No requiere una combustión que produzca dióxido de carbono (CO2), por lo que no contribuye al incremento del efecto invernadero ni al cambio climático.

Puede instalarse en espacios no aptos para otros fines, por ejemplo, en zonas desérticas, próximas a la costa, en laderas áridas y muy empinadas para ser cultivables. Puede convivir con otros usos del suelo, por ejemplo, prados para uso ganadero o cultivos bajos como trigo, maíz, patatas, remolacha, etc. Crea un elevado número de puestos de trabajo en las plantas de ensamblaje y las zonas de instalación.

Su utilización combinada con otros tipos de energía, habitualmente la solar, permite la auto alimentación de viviendas, terminando así con la necesidad de conectarse a redes de suministro, pudiendo lograrse autonomías superiores a las 82 horas, sin alimentación desde ninguno de los 2 sistemas69.

Fuente: (htt120)http://www.smartgridcostarica.com/2012/08/19/energia-eolica-y-molinos-deviento-que-es-y-como-funciona/

69

http://www.smartgridcostarica.com/2012/08/19/energia-eolica-y-molinos-de-viento-que-es-y-comofunciona/

215

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Los científicos calculan que hasta un 10% de la electricidad mundial se podría obtener de generadores de energía eólica a mediados del siglo XXI. Los generadores de turbina de viento tienen varios componentes. El rotor convierte la fuerza del viento en energía rotatoria del eje, una caja de engranajes aumenta la velocidad y un generador transforma la energía del eje en energía eléctrica70. ¿Se puede poner energía eólica en casa?

Imagen: TechnoSpin Inc. Fuente: (htt122)http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/energia_y_ciencia/2014/11/03/2208 70.php

Si el viento es gratis, ¿por qué no aprovecharlo para producir nuestra propia energía en casa? La tecnología mini eólica lo permite y España cuenta con empresas punteras a nivel mundial. Aunque se estiman en unas 10.000 las instalaciones de mini eólica en España, su generalización no es tan grande como sería posible. A diferencia de Estados Unidos, Reino Unido o Alemania, la regulación normativa en España dificulta el uso de mini turbinas eólicas en entornos domésticos.

70

(htt123)http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/energia_y_ciencia/2014/11/03/22087

0.php

216

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Energía eólica en casa, ¿es posible?

Al igual que con un panel fotovoltaico un consumidor aprovecha el sol para producir su propia energía en casa, con un pequeño aerogenerador de mini eólica -hasta 100 kilovatios (kW) de potencia- podría hacer lo mismo gracias al viento. Ambas tecnologías, combinadas de la mejor forma posible, abastecerían el consumo anual de un hogar, asegura Francisco Javier Forte, presidente de la sección Mini eólica de la Asociación de Productores de Energías Renovables (APPA) y director técnico de IDNA, una empresa especializada en proyectos energéticos en España.

71

Las energías renovables son sin lugar a duda la solución más inmediata para reducir los costes energéticos de la actividad en la búsqueda de la mejor rentabilidad y la eficiencia energética, el concepto de “ahorro verde”. Disponer del recurso viento es un factor esencial y definitivo para optar por los generadores eólicos, utilizando el viento para generar energía que permita alimentar los equipos eléctricos y electrónicos.

La energía eólica es ideal tanto en tierra como en mar, para los lugares con ausencia de línea eléctrica o deficiente, para la carga de baterías o como generador de seguridad en zonas rurales, bombeos de agua, suministro energético, sector público o privado, industrial, etc. El espacio y las condiciones climáticas priman en la energía eólica, las zonas marítimas por su enorme capacidad energética procedente de los cambios climáticos son perfectas para el rendimiento de un generador eólico. La ventaja fundamental de una instalación de mini eólica es la reducción inmediata de costes de la actividad, en concreto la reducción de energía reactiva.

Inicialmente para garantizar la eficiencia y rentabilidad de un mini generador eólico, es necesario medir el viento con rigurosidad en la zona donde se prevé instalarlo.

Debemos conocer mediante mediciones en diferentes horas y días los valores controlados de cantidad de aire, pero además es también muy importante detectar los flujos lineales del viento y los obstáculos que pueden reducir su fuerza como edificios, árboles, etc.

71

(htt124) http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/energia_y_ciencia/2014/11/03/220870.php

217

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

Los

JORGE MARULANDA

mini

generadores

eólicos

que

pueden

combinarse con una línea existente o con otras energías renovables, son de dimensiones reducidas y están fabricados con materiales de gran calidad y ligereza: estructura en aluminio, aspas en fibra de carbono que reducen sensiblemente el ruido que genera la fricción con el aire, y lo más importante, para su instalación no se necesita transporte especial ni realizar una obra civil compleja72.

La energía eólica ha crecido un 25% durante más de una década y la capacidad total instalada supera hoy 60.000 MW en el mundo. El desarrollo de la tecnología se acompañó de un aumento de la fiabilidad y de una reducción de los costos de producción (con relación a las otras fuentes de energía térmicas y renovables).

Varios estudios demostraron que la irregularidad del viento tiene un costo modesto y establecieron también que la electricidad de origen eólica puede resultar más ventajosa que la electricidad de origen térmico.

72

(htt125) https://www.traxco.es/blog/productos-nuevos/mini-generador-eolico

218

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

En la actualidad, los grandes aerogeneradores de redes tienen aproximadamente un diámetro de cerca de 100 m para una potencia nominal de 5 MW y se esperan modelos todavía más grandes. En lo que se refiere a los aerogeneradores no conectados a la red, ellos son, en general, más pequeños.

La parte de la energía eólica en el mar (offshore) debería crecer debido a su escaso impacto medioambiental. Su despliegue rápido en Dinamarca, Alemania, Irlanda, en el Reino Unido y en otros lugares del mundo debería contribuir a reforzar el crecimiento de la capacidad de producción de electricidad de origen eólico, que podría alcanzar 200.000 MW en 2013.

Los aerogeneradores mini-eólicos parten del pequeño modelo de 1 watt hasta los modelos capaces de producir 5 kilowatts. Pasado este límite máximo, nos acercamos al sector de los generadores industriales. En efecto, por razones bastante evidentes, el mini-eólico prácticamente se aplica solo a los particulares.

Una vez pasado el cabo de los 5 kilowatts, comienza a ser cuestión de reventa de corriente y los distintos tipos de modelos rápidamente hacen pagar la desmesura de sus dimensiones. Los mini-eólicos se fabrican comúnmente en formato más bien pequeño, lo que los integra muy bien en el paisaje.

219

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Aplicaciones de un aerogenerador. 

en la vivienda unifamiliar, se puede fácilmente cubrir un determinado porcentaje del consumo gracias a la energía renovable que producirá un aerogenerador.



en cabañas, residencias secundarias, etc., donde prácticamente se necesita para iluminación y alimentar uno o dos artefactos electrodomésticos y, cuando proceda, un televisor. En estos casos precisos un aerogenerador puede alimentar la totalidad de las necesidades.



veleros, yates, caravanas, una eólica producirá el 100 % de las necesidades, con una autonomía absoluta.



casas aisladas, alejadas, rurales, no conectadas a la red eléctrica, la energía eólica es una excelente alternativa, ya que le costará mucho más barato que tirar una línea eléctrica.



Una eólica de una potencia superior a 1 Kw, combinada con varios paneles fotovoltaicos permitirá beneficiar de la electricidad en las mismas condiciones de comodidad como si estuviera conectado a la red eléctrica.

Las huertas eólicas están constituidas al menos de tres aerogeneradores distantes entre sí de aproximadamente 200 m. Sus condiciones de colocación son bastante complicadas, y se encuentran en lugares aislados, a una buena distancia de los pueblos y ciudades (varios kilómetros).

En Chile, en el 2009, había tres o cuatro instalaciones o huertas eólicas que estaban funcionando, aportando 30 MW más o menos al país. Entre ellas Alto Baguales con 2 MW de potencia, Canela 1 de Endesa con 18 MW, la huerta eólica de Lebu de Cristalerías

220

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Toro con 9 MW de potencia. En 2010 se prevé que entren en funcionamiento otras cuatro huertas, principalmente la de Canela 2 con 40 aerogeneradores, que elevarán la potencia eólica instalada en Chile a 200 MW.

Eólicas en mar (offshore) Estas huertas eólicas están implantadas en la plataforma continental (no demasiado profundo, 20 a 30 m máximo), y se sitúan al menos a 10 km de la costa. No existen en Chile, los líderes mundiales en este tipo de instalaciones son los daneses.

La energía eólica offshore presenta varias ventajas: es abundante, su impacto medioambiental es mínimo. En Europa, ella está relativamente próxima de los centros importantes de demanda de electricidad. Las velocidades del viento son en general más elevadas en mar que en tierra. 10 km mar adentro, la velocidad aumenta 1 m/s respecto de la costa.

La turbulencia es menor en el mar y las cargas de fatiga son reducidas, pero es necesario, en el momento del diseño del aerogenerador, tener en cuenta las interacciones viento/olas. Se conocen mal los regímenes de viento offshore, campañas de mediciones y estudios están realizándose ya que, si estos no tienen incidencia sobre la evaluación del recurso, es necesario disponer de estimaciones exactas para calcular los costos de producción73.

73

(htt126) http://www.antusolar.cl/energia-eolica/

221

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Fuente: (htt127)http://www.antusolar.cl/energia-eolica/

ENERGIA EOLICA EN HONDURAS. Son 25 aerogeneradores de Gamesa y 50 megavatios los que producirá el primer parque eólico en San Marcos de Colón en Choluteca. La zona sur de Honduras entra hoy a la era de las energías renovables. Y es que, con una expectativa de producción de 50 megavatios de energía eléctrica a base de eólica, el presidente Juan Orlando Hernández inaugurará el parque eólico en San Marcos de Colón.

El proyecto que hace un año comenzó su construcción fue concluido en tiempo récord ya que estaba previsto para tres años. Con su generación se podrá abastecer de energía a más de 100 mil hogares de Honduras, lo que evitará los históricos apagones en el país.

Las impresionantes torres eólicas comenzaron sus primeras pruebas a inicios de este año (2015) con la generación de energía que se le entrega a la regional de la Empresa Nacional de Energía Eléctrica (ENEE), en Choluteca.

Son 25 aerogeneradores ubicados en diferentes comunidades del municipio, los que sobresalen a la vista de propios y extraños. Este parque eólico, además de garantizar el servicio energético en la zona, se convierte en un atractivo turístico, a 190 kilómetros al sur de la capital.

Además, es el principal generador de fuentes de empleo, ya que solo en su edificación se contrató de manera directa a alrededor de cinco mil personas y dobló la cantidad en puestos indirectos. Fue construido por Terra Energía, miembro del Grupo Terra,

222

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

concesionaria que suscribió un contrato con la ENEE para suministrar energía al sur del país. Además, se acordó la construcción de dos subestaciones y su puesta en servicio de alta tensión adonde llegará la energía que suministre el parque.

El proyecto tiene un costo arriba de los 2,200 millones de lempiras en su totalidad. Miguel Nasser, vicepresidente de Terra Energía, explicó que este proyecto de infraestructura se construyó de manera ejemplar ya que se hizo en menos del tiempo previsto. También destacó que se fabricó con los mejores estándares de gestión social, ambiental y seguridad industrial.

Todos los países de la región ya operan o desarrollan proyectos de energía eólica. La región también busca expandirse con otras tecnologías de energías renovables como la energía solar fotovoltaica.

Los proyectos eólicos de Cerro de Hula y San Marcos de Colón pusieron a Honduras en el mapa de la energía limpia en Centroamérica, pero no es el único.

En la vecina Nicaragua, existen cinco parques que producen energía en base a esta fuente limpia y renovable, una tendencia que comenzó desde el año 2007.

Los primeros aerogeneradores de Nicaragua se instalaron en la localidad de Rivas y la totalidad

del

parque

eólico

nicaragüense

alcanza

los

202

megavatios.

Y hay planes de ampliarlo.

223

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

El representante de la empresa Globeleq Mesoamérica Energy, Sean Porter, durante una visita al país en 2013, anunció la posibilidad de ampliar en 16 megavatios adicionales la capacidad de generación del parque que operan.

Además, adelantó que preparan otro proyecto eólico denominado Sierras de Ciudad Sandino, con un potencial de 40 megavatios adicionales.

En Costa Rica inauguraron recientemente un parque eólico que tuvo un costo de 100 millones de dólares en Tilarán, Guanacaste, con una capacidad de 49,5 megavatios.

Guatemala también desarrolla tres parques eólicos en busca de desarrollar el gran potencial para este sector, pues este país es el principal exportador de energía eléctrica en Centroamérica.

Ahora Panamá anuncia que ha obtenido el financiamiento para invertir $300 millones en el parque Penonomé, el primero de su tipo en Panamá y anunciado como el más grande del istmo centroamericano con 22 turbinas de viento instaladas y una capacidad de generación total de 55 megavatios, de acuerdo con datos oficiales, capacidad que podría verse ampliada a cerca de 215 megavatios una vez que haya sido completamente terminado.

Desde que se dieron los primeros pasos en el 2006, se han invertido un aproximado de $815 millones en el desarrollo de los proyectos de este tipo de energía.

Centroamérica es una región del continente con buenas condiciones para el desarrollo de esta fuente renovable, por lo que es previsible que su desarrollo continuará ganado terrenos en los próximos años.

El proyecto se realizó con tecnología de punta con el apoyo de empresas extranjeras, específicamente de origen español como Gamesa Eólica y Iberdrola Ingeniería y Construcción, especialistas en este tipo de proyectos eólicos.

“El parque eólico de San Marcos es una fuente de oportunidad y progreso para las comunidades aledañas”, destacó Nasser. En las comunidades donde el proyecto tiene influencia se han invertido 10.8 millones de lempiras en obras de desarrollo comunal, según el empresario. Además, se le entregaron tres millones de lempiras adicionales a

224

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

la Alcaldía de San Marcos de Colón en el año 2013 para obras de infraestructura social y apoyo presupuestario.

La empresa adquirió un compromiso de inversión en obras sociales, como mejoramiento de infraestructura escolar, centros de salud y carreteras, de un millón de lempiras anuales durante los 20 años de operación comercial. En el primer año, la concesionaria llevó electrificación a la comunidad de Ojo de Agua, construyó un puente en la comunidad de El Llano, el que conecta a las aldeas de San Francisco y El Caire. Asimismo, promovió el mejoramiento de más de cinco kilómetros de carretera y aportó a la educación con el programa de becas para 360 niños de la zona74.

El parque eólico Cerro de Hula es una agrupación de aerogeneradores situado en el cerro homónimo, ubicado en el departamento de Francisco Morazán, cercano a la capital hondureña ciudad de Tegucigalpa, D.C. en el centro de la república de Honduras.

Fuente: (htt128)https://www.elheraldo.hn/economia/609880-216/invertiran-363-millones-enenergia-eolica-en-honduras

El Parque eólico Cerro de Hula, es el primer parque eólico instalado dentro del territorio hondureño, su nombre se debe al sitio donde fue construido el Cerro de Hula, fue ideado; primeramente, como una futura solución a la producción de electricidad en el país, dicho proyecto comenzó con una producción de 67 MW de electricidad en el mes

74

https://www.evwind.com/2015/02/16/otros-50-megavatios-de-energia-eolica-en-san-marcos-de-colonhonduras/

225

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

de octubre del 2011, este proyecto (Costo: US$ 290 millones de dólares), ahora su producción es de 102 megavatios de capacidad eléctrica ya finalizado en diciembre del 2011; asimismo, están encaminados los futuros proyectos: Parque eólico Jicatuyo y Parque eólico Los Llanitos, con una inversión proyectada de US$ 750 millones.

Detalles técnicos 

Potencia nominal total: 102 MW



Producción anual estimada: 255 GW.h (para el equivalente de 2,500 horas/año a plena carga)



51 turbina(s) eólica(s) Gamesa G87/2000 (Potencia 2000 kW, diámetro 87 metros)



Altura de las góndolas: 78 metros



Potencia nominal total: 102 000 kW



Parque eólico onshore



Desarrollador: Globeleq Mesoamerica Energy



Empresas: Iberdrola Renovables (Iberdrola Renewables)



Propietario: Globeleq Mesoamerica Energy75

Esquema de una turbina eólica: 1. Cimientos. 2.

Conexión a la red eléctrica. 3. Torre. 4. Escalera de acceso. 5. Sistema de orientación. 6. Góndola.

7. Generador. 8. Anemómetro. 9. Freno. 10. Caja de cambios. 11. Pala. 12. Inclinación de la pala.

13. Rueda del rotor.

Fuente: De arne nordmann (norro) - own illustration. Using image:schema eolienne.svg, image:windrad-nahaufnahme.jpg and image:windpropblade.jpg and containing high_voltage_warning.svg., cc by-sa 3.0,

(htt130)https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1708453

75

https://es.wikipedia.org/wiki/Parque_e%C3%B3lico_Cerro_de_Hula

226

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

4.2.8.

JORGE MARULANDA

ENERGIA SOLAR

La energía solar es aquella que se obtiene de la radiación solar que llega a la Tierra en forma de luz, calor o rayos ultravioleta. Es un tipo de energía limpia y renovable, pues su fuente, el Sol, es un recurso ilimitado.

Para transformar la energía solar en energía eléctrica, la radiación electromagnética que proviene del Sol es recolectada por distintos medios (colectores térmicos, células fotovoltaicas, etc.).

La energía solar puede aprovecharse de dos maneras: mediante la conversión térmica, que consiste en transformar la energía solar en energía térmica, y la conversión fotovoltaica, en la cual se emplean paneles solares para recolectar la energía luminosa y convertirla en eléctrica.

La energía proveniente del Sol ha sido aprovechada por los seres humanos desde tiempos antiguos de manera múltiples. Un ejemplo de ello es la utilización del Sol como fuente de calor para secar la ropa. La energía solar es importante para el planeta pues es un recurso energético renovable que podría reducir nuestra dependencia de los combustibles fósiles, altamente contaminantes. Además, ayuda al desarrollo sustentable, disminuye la contaminación y reduce el impacto ambiental.

La energía solar puede clasificarse como pasiva o activa, según la forma en que sea capturada, convertida y utilizada. 

Energía solar activa: se vale de los paneles fotovoltaicos y los colectores solares térmicos para recolectar energía.



Energía solar pasiva: utiliza esencialmente arquitectura bioclimática, diseñada especialmente para captar la energía solar y aprovecharla.

La energía solar tiene muchos aspectos positivos en la actualidad, donde es cada vez más necesario suplir el uso de combustibles fósiles no renovables para la generación de energía.

227

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Entre sus ventajas, la energía solar es renovable y, en consecuencia, no es contaminante.

Entre sus desventajas, se encuentra el hecho de que es una fuente de energía dependiente de factores como el clima o el número de horas del Sol al año.

Energía solar fotovoltaica La energía solar fotovoltaica es aquella que aprovecha la radiación solar para realizar su transformación en electricidad. Se vale de paneles de semiconductores. Es la fuente de energía solar más desarrollada en la actualidad.

Energía solar térmica La energía solar térmica o termo solar es aquella que aprovecha el calor del Sol para producir agua caliente para consumo doméstico (cocina, calefacción, uso sanitario, etc.).

Energía termo solar de concentración La energía termo solar de concentración es un tipo de energía termosolar que emplea espejos para concentrar la luz solar sobre un espacio reducido. La luz solar concentrada es transformada en calor, a partir del cual se genera la electricidad.

Energía solar híbrida Se llama energía solar híbrida a aquella conjuga dos fuentes de energía para producir electricidad a partir de una hibridación. Por ejemplo, energía solar fotovoltaica con combustibles fósiles.

Energía eólica solar Como energía eólica solar se conoce aquella que aprovecha el aire calentado por el Sol para producir electricidad76.

Cuatro países que lideran en energía solar en América Latina y el Caribe (Chile , México, Brasil y Argentina) Cerca de la mitad de la capacidad eléctrica mundial podría provenir de la energía solar para 2025, según

McKinsey y Compañía.

76

(htt131)https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1708453

228

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

77

JORGE MARULANDA

La energía solar es una forma renovable de energía, obtenida de la transformación

de la radiación electromagnética que proviene del Sol. Dicha energía ha sido aprovechada por la vida naturalmente desde tiempos antiguos, y gracias a la tecnología contemporánea es posible recibirla y almacenarla en células fotovoltaicas o distintos tipos de colectores térmicos, para aprovecharla con fines humanos.

El sol emite constantemente energía al espacio y mucha de ella impacta la Tierra, la mayoría es rechazada por la atmósfera y dispersada al espacio, pero un 30% restante ingresa al planeta y es absorbida por los océanos y continentes. Aproximadamente unos 1000 W/m2 de energía ingresan a nuestro mundo por esta vía.

La radiación solar puede entonces convertirse en energía calórica o eléctrica, con la que alimentar hogares, industrias y todo tipo de mecanismos; es una fuente constante (pues el sol siempre emite), económica, no contaminante y segura de energía.

4.2.8.1.

¿Cómo se produce la energía solar?

La energía solar es consecuencia, en primer lugar, de las reacciones atómicas que están ocurriendo constantemente en el interior del Sol, en donde hay grandes cantidades de átomos fusionándose y fisionándose en una gran reacción nuclear natural.

Esto genera enormes cantidades de calor y energía que son irradiadas al espacio y a los planetas.

Esta radiación alcanza, como hemos dicho, la superficie de nuestro planeta, luego de haber sido filtrada por la atmósfera. Entonces es recibida por dos tipos de instrumentos: 

Células fotovoltaicas. Se trata de paneles solares instalados en techos, azoteas o grandes extensiones de terreno libre, compuestos por montones de células solares de silicio capaces de convertir la radiación solar en energía eléctrica aprovechable.



Colectores térmicos. Estos sistemas recogen la energía calórica de la radiación solar y permiten su redistribución para fines prácticos, como calefacción, calentadores e incluso generación eléctrica, pues dicho calor puede usarse para hervir agua y movilizar turbinas.

77

(htt132) https://concepto.de/energia-solar/

229

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Las células fotovoltaicas son paneles instalados en techos, azoteas o grandes terrenos.

Fuente: (htt133)https://concepto.de/energia-solar/#ixzz6EbVS1A4v

Cómo funciona un sistema fotovoltaico Fuente: (htt134)https://www.facebook.com/permalink.php?story_fbid=1039725192851631&id=102006 0551484762&comment_id=1042490575908426&comment_tracking=%7B%22tn%22%3A%22 R%22%7D

230

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

4.2.8.2.

JORGE MARULANDA

¿Para qué sirve la energía solar?

La energía solar entraña muchas posibilidades prácticas en el mundo de hoy. La capacidad de autonomía que las instalaciones fotovoltaicas brindan a granjas y asentamientos apartados del tendido eléctrico puede ser clave en una mejor calidad de vida, ya que se traduce en electricidad consumible en distintas tareas y en calor para calefactores de distinto tipo.

Por otro lado, cada vez más países invierten en este tipo de tecnología, que aprovecha un recurso natural constante para disminuir la dependencia de los países desarrollados de los combustibles fósiles, como el petróleo o el carbón, en la obtención de energía. De hecho, los paneles solares operan regularmente en los satélites y módulos espaciales que la humanidad ha enviado al espacio, lo cual es un ejemplo del potencial de esta energía en el mundo por venir.

La energía solar tiene, como todo, sus aspectos positivos y negativos.

Ventajas de la energía solar  Ecología. La energía solar no contamina, ni requiere de complicados procesos de extracción de materia prima que perjudiquen el medio ambiente. De hecho, es compatible con la vida urbana. 

Ahorro. Es un modelo energético barato, pues el Sol irradia gratis a todo el mundo y no requiere de compra de materia prima, sólo de inversión tecnológica y mantenimiento.



Seguridad. La energía solar no tiene los riesgos a la salud de la energía atómica o de la fósil, y además es un modelo totalmente renovable (mientras exista el sol, claro está).

Desventajas de la energía solar  Irregular. La producción de esta energía, ya que depende de la cantidad de radiación solar percibida, fluctúa de acuerdo al clima, a las estaciones y a otros fenómenos climáticos que pueden entorpecer la labor y minimizar el flujo energético.

231

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Se requieren grandes extensiones territoriales para obtener altos rendimientos energéticos.

Fuente: (htt135)https://concepto.de/energia-solar/#ixzz6EbY0kk8F 

Costo inicial. Si bien la obtención de la energía es muy económica, los costos de instalación de una planta solar siguen siendo bastante elevados, dada la cantidad de tecnología requerida.



Emplazamiento. Se requieren grandes extensiones territoriales para obtener altos rendimientos energéticos solares, y eso en muchos casos es difícil de conseguir. Las zonas desérticas suelen recibir mucho sol y tener grandes planicies disponibles, pero a la vez están muy apartadas de cualquier poblado humano.

Panel solar Fuente: (htt136)https://www.maximosolar.com/es/aprende/como-funciona

232

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Como funciona.

Fuente: https://www.maximosolar.com/es/aprende/como-funciona

4.2.8.3.

¿Qué beneficios tiene la energía solar?

La energía solar goza de numerosos beneficios que la sitúan como una de las más prometedoras. Renovable, no contaminante y disponible en todo el planeta, contribuye al desarrollo sostenible y a la generación de empleo en las zonas en que se implanta.

Igualmente, la simplicidad de esta tecnología la convierte en idónea para su uso en puntos aislados de red, zonas rurales o de difícil acceso, como el área rural de Cajamarca, en Perú, donde ACCIONA ha promovido diversos proyectos para facilitar el

233

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

autoabastecimiento eléctrico de sus habitantes. La energía solar también es útil para generar electricidad a gran escala e inyectarla en red, en especial en zonas geográficas cuya meteorología proporcione abundantes horas de sol al año.

Los módulos de captación solar requieren de un mantenimiento relativamente sencillo lo que, unido a la progresiva y acelerada disminución del coste de las células fotovoltaicas –-, explican las favorables perspectivas existentes actualmente para la tecnología solar.

Las plantas solares, además, no emiten gases contaminantes y son extremadamente silenciosas.

Otro aspecto beneficioso de la energía que nace del sol es su condición de generadora de riqueza local, puesto que su implantación en un país disminuye la dependencia energética de otros países. Si bien es cierto que la energía solar –como la eólica- es intermitente, esto es, directamente dependiente de la meteorología o de los ciclos díanoche, el rápido avance experimentado por las tecnologías de almacenamiento eléctrico va a minimizar cada vez más esta circunstancia e incrementar la participación de este tipo de energías en el sistema energético.

Resumen de beneficios de la energía solar 

Renovable



Inagotable



No contaminante



Evita el calentamiento global



Reduce el uso de combustibles fósiles



Reduce las importaciones energéticas



Genera riqueza y empleo local



Contribuye al desarrollo sostenible



Es modular y muy versátil, adaptable a diferentes situaciones



Permite aplicaciones para generación eléctrica a gran escala y también para pequeños núcleos aislados de la red

234

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

4.2.9.

JORGE MARULANDA

LA ENERGÍA UNDIMOTRIZ, U MAREOMOTRIZ,

4.2.9.1. Energía de las Olas78 Muchos suelen confundirla con la Energía Mareomotriz, pero ambas forman parte del aprovechamiento de la Energía Marina o de los océanos, como un potencial energético.

La energía ola motriz, es aquella que se aprovecha del movimiento de las olas para la generación de energía eléctrica.

En sí, es la energía que se obtiene de la energía mecánica y potencial del movimiento de las olas, mientras que la energía Mareomotriz lo hace a través de las mareas.

4.2.9.2. Características Energía Undimotriz 

Energía producto de las olas del mar.



Iniciada en la década de 1980.



Permite la generación de energía eléctrica.



Utiliza nuevas tecnologías.



Tiene más viabilidad entre las latitudes 40° y 60.



Energía actualmente más estudiada.



Forma parte de la energía marina.



Fuente de energía renovable y limpia.



Es infinita.



Estable.



Conserva el medio ambiente.



Ecológica.

4.2.9.3. Usos de la Energía Undimotriz Su principal uso es para la generación de energía eléctrica, donde diversidad de países, con zonas costeras, se aprovechan de esta fuente de energía renovable e inagotable como alternativa ante los combustibles fósiles.

78

(htt137) https://encolombia.com/medio-ambiente/interes-a/energia-undimotriz/

235

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

4.2.9.4. Cómo Funciona la Energía Undimotriz Esta energía, se aprovecha por medio de unos generadores que son colocados en la superficie del océano, los cuales convierten el movimiento ascendente y descendente de las olas en energía eléctrica.

La energía undimotriz es la que se obtiene aprovechando la fuerza de las olas. Las olas están producidas el sol y el viento y contienen gran cantidad de energía. El aprovechamiento de este tipo de energía es más reciente y está menos extendido. Existen varios sistemas para aprovechar la fuerza de las olas:

 

 Una boya unida por un cable a una turbina. Al moverse la boya por las olas, este movimiento se transmite a la turbina produciendo electricidad.

Un aparato flotante y articulado como una serpiente marina (pelamis). Al moverse por las olas, el movimiento relativo de sus partes genera electricidad.

Un pozo con la parte superior cerrada y la parte inferior comunicada con el mar. Al entrar con fuerza las olas por debajo, empujan el aire interior del pozo que sale por una pequeña abertura superior moviendo una turbina que produce electricidad.

Fuente: (htt138)https://canaltic.com/blog/html/exe/energias/energa_undimotriz.html

4.2.9.5. Tipos de Energía Undimotriz Entre las principales formas de obtener esta energía, por medio de los siguientes equipos y dispositivos son: 

Flotadores; sumergidos en el fondo del mar.



Dispositivos móviles articulados; es un aparato flotante que sigue el movimiento de las olas, como la serpiente marina Pelamis.



Depósitos; con una abertura en la superficie del mar, que expulsa el aire por las olas y moviendo una turbina genera la electricidad.



Dispositivos de columna de agua oscilante; con una turbina que contiene una cámara de aire junto a un generado.



Dispositivos oscilantes; principalmente con un motor hidráulico, turbina hidráulica y un generador eléctrico lineal.



Flotadora; boyas que hacen funcionar un generador y realizan un movimiento entre el mástil y el flotador.

236

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA



JORGE MARULANDA

Rotación; anclado al fondo marino y hacen funcionar unos pistones que transforman la energía eléctrica.



Colectores de olas; aparatos que, a través de una rampa, ingresan las olas y arrancan las turbinas hidráulicas.

Columna de Agua Oscilante Fuente: (htt139)http://ecomedioambiente.com/energias-renovables/energia-undimotriz/

Boyas Fuente: http://ecomedioambiente.com/energias-renovables/energia-undimotriz/

237

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Pelamis (serpiente marina) Fuente: http://ecomedioambiente.com/energias-renovables/energia-undimotriz/

Columpio de olas de ArquĂ­medes (AWS: Archimedes Wave Swing) Fuente: http://ecomedioambiente.com/energias-renovables/energia-undimotriz/

238

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

4.2.9.6. Ventajas y Desventajas de la Energía Undimotriz Ventajas 

Renovable.



Se pueden predecir



Responsable con el entorno que rodea.



No genera gases contaminantes.



Inagotable.



Autónoma y silenciosa.



Mayor eficiencia en sus procesos.



Sin combustibles.



Segura.

Desventajas 

Alto costo económico.



Adsorción de la energía mecánica.



Toma tiempo por su inversión y funcionamiento de las centrales.



Ubicación en zonas costeras



Impacto ecológico mínimo.

Tipo de fuente energética que resulta del aprovechamiento del movimiento de las olas. Esta es la energía undimotriz, un tipo de fuente que también se conoce como "olamotriz" y que aprovecha el movimiento de las olas marinas para generar una energía sostenible y limpia.

Fuente: (htt140)https://ecotrendies.com/que-es-la-energia-undimotriz.html

239

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

4.2.10.

JORGE MARULANDA

ENEGIA HIDRAULICA (MICRO-ELECTRICAS)

4.2.10.1. ¿QUÉ ES LA ENERGÍA HIDRÁULICA Y CÓMO SE GENERA?79 La energía hidráulica se refiere al aprovechamiento de la fuerza que tiene el agua, que se obtiene buscando una caída de agua desde cierta altura, a un nivel inferior, la que luego se transforma en energía mecánica (a través de la rotación de un eje), con el uso de la rueda hidráulica o turbina. Esta energía se puede usar directamente para mover un pequeño aserradero, un molino o una maquinaria de un beneficio de café. También es posible conectar la turbina a un generador eléctrico y de esta manera transformar la energía mecánica en energía eléctrica, con la ventaja de trasladar con mayor facilidad la energía a los puntos de consumo y aplicarla a una gran variedad de equipos y usos productivos.

Central Hidroeléctrica Grande.

Fuente: (htt141)http://biogeomundo.blogspot.com/2012/03/centrales-hidroelectricasecologicas-o.html

79

(htt142)http://biogeomundo.blogspot.com/2012/03/centrales-hidroelectricas-ecologicaso.html

240

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Por lo tanto la cantidad de potencia y energía disponible en el agua de un rio o quebrada, está relacionada directamente a la altura o caída disponible, así como de la cantidad de agua que se trasiega (caudal) Como estrategia inicial para escoger un posible aprovechamiento hidráulico se debe buscar la mayor caída o altura disponible y de esta manera usar la cantidad mínima de agua que se requiere para satisfacer las necesidades de energía y potencia (BUN- CA 2002) La generacion puede ser a traes de centrales a filo de agua, que consiste en instalaciones que mediante una obra de toma captan una parte del caudal del rio y lo conducen hacia la central para su aprovechamiento y después lo devuelven al cauce del rio. Esta disposición es característica de las centrales medianas y pequeñas, en las que se utiliza una parte del caudal disponible del rio. Este tipo de centrales tienen un impacto minimo en el ambiente.

Fuente: (htt143)https://www.interempresas.net/Energia/Articulos/57268-Micro-CentralVernis-energia-hidraulica-producida-en-casa.html

241

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

4.2.10.2. ¿QUÉ ES EL POTENCIAL HIDROLÓGICO Y CÓMO SE CALCULA? El potencial hidrológico de una cuenca hidrológica esta interado por las aguas superficiales y subterráneas que se pueden aprovechar para satisfacer las demandas de los diferentes usos.

Para medir el potencial hidrológico se calcula el caudal de diseño a partir de un aforo y la diferencia de altura entre el punto de bocatoma y de la casa de máquinas (altura neta). Posteriormente, se multiplica por el valor de una constante que se elige de acuerdo al rango de potencia 4.2.10.3. ¿QUÉ ES UN AFORO Y CÓMO SE USAN PARA CALCULAR EL POTENCIAL HIDROLÓGICO? El aforo es la operación de medición del volumen de agua en un tiempo determinado.

Esto es, el caudal que pasa por una sección de un curso de agua. Lo ideal es que los aforos se efectúen en las temporadas críticas de los meses de estiaje (los meses secos) y de lluvias, para conocer caudales mínimos y máximos.

Existen varios métodos para determinar el caudal de agua y los más utilizados en los proyectos en zonas rurales son los métodos volumétricos y de velocidad – área. El primero es utilizado para calcular caudales poco voluminosos y el segundo para caudales mayores a 100 l/s.

4.2.10.4. MÉTODO VOLUMÉTRICO PARA MEDICIÓN DE CAUDALES PEQUEÑOS El método consiste en tomar el tiempo que demora en llenarse un recipiente de volumen conocido. Posteriormente, se divide el volumen en litros entre el tiempo promedio en segundos, obteniéndose el caudal en Litros por segundos (l/s).

Si se tiene un recipiente con capacidad de 100 litros y se llena en 5 segundos, el resultado final del aforo será el siguiente: 100 lts / 5 s. = 20 l/s Quiere decir que en esa fuente o rio pasan 20 litros de agua por cada segundo

242

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Fuente: Medición del potencial hidrológico para generación de energía renovable, la experiencia de la Fundación Solar en Guatemala, energías renovables serie técnica

4.2.10.5. MÉTODO DE VELOCIDAD POR ÁREA CONOCIDA Con este método se mide la velocidad del agua superficial que circula de la fuente, tomando el tiempo que demora un objeto flotante en llegar de un punto a otro en una sección uniforme.

Se toma una sección de la corriente; se mide el área de la sección, se lanza un objeto que flote agua arriba del primer punto de control, y al paso del cuerpo por dicho punto, se inicia la toma del tiempo que dura el viaje hasta el punto de control corriente abajo, el resultado de la velocidad se ajusta a un factor de 0.8 o 0.9 por ejemplo: Si el lugar en el caudal se va a realizar el aforo tiene 5 m de ancho y 10 m de largo y el rio tiene 0.5 m de profundidad, se tendrán los datos que servirán para calcular el área total donde se tomara la velocidad con el objeto que se lanzó al rio.

Calculo del área del rio: Ancho X Profundidad = Lecho del rio 5.0 m X O.5 m =2.5 m2

243

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Calculo de la velocidad del recorrido tomando en cuenta que el objeto lanzado al rio recorre los 10 m durante 7 segundos, se aplica la siguiente operación: Velocidad de recorrido = distancia / tiempo Velocidad de recorrido = 10m / 7 seg.

Velocidad de recorrido = 1.43 m/s La última operación que se tiene que realizar es el cálculo del caudal, para eso se hace lo siguiente: Caudal del rio = lecho del rio (área) x velocidad de recorrido Caudal del rio = 2.5 m2 x 1.43 m/s Caudal del rio = 3.6 m / s

Fuente: Medición del potencial hidrológico para generación de energía renovable, la experiencia de la Fundación Solar en Guatemala, energías renovables serie técnica

El hidrogenerador es el elemento principal de la Micro-Central Hidráulica. Es donde se transforma la diferencia de energía potencial del salto de agua en energía eléctrica.

Fuente: (htt144)https://www.interempresas.net/Energia/Articulos/57268-Micro-Central-Vernisenergia-hidraulica-producida-en-casa.html

244

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

4.2.10.6. ¿QUÉ ES LA ALTURA NETA? La altura neta o diferencia de alturas, es el resultado que se obtiene al restar la altura máxima de la altura mínima seleccionada en el sitio de estudio.

Por ejemplo: La bocatoma debe ubicarse en un punto de máxima altura, donde se concentre la mayor cantidad de caudal, si la altura máxima donde se tiene previsto construir la bocatoma es de 2.500 msnm y la altura donde se construirá el sitio para mover un generador, es de 2.465 msnm.

Para calcular la altura neta se tiene que restar 2.500 menos 2.465, el resultado de esta operación es igual a 35 m.

La diferencia de alturas, o altura neta es de 35 metros.

Para estimar el potencial hidroenergético debe multiplicarse el volumen de agua que circula en una sección durante un tiempo determinado y/o caudal del rio por la altura neta y por una constante que está determinada por el tamaño de la turbina o rango de potencia del proyecto de generación de energía (ver cuadro a continuación)

245

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Por ejemplo: Estimacion de la potencia eléctrica posible de generar para una altura neta de 35 m y para 3.6 m/s de caudal: K, valor constante (ver cuadro) = 6.5 Q, caudal de diseño = 3.6 m3 H, altura neta = 35 m P = 6.5 * 3.6 * 35 = 819 Kw Con los valores y el ejemplo anterior se determinó que, con el rio estudiado, se pueden generar 819 Kw. De energía para usos productivos de las comunidades cercanas al lugar.

Otra conclusión importante es que por la potencia estimada se puede decir que en este rio es posible construir una mini central hidroeléctrica80.

Fuente: Medición del potencial hidrológico para generación de energía renovable, la experiencia de la Fundación Solar en Guatemala, energías renovables serie técnica

80

Medición del potencial hidrológico para generación de energía renovable, la experiencia de la Fundación Solar en Guatemala, energías renovables serie técnica

246

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

4.2.11.

LA

ENERGÍA

HIDRÁULICA

JORGE MARULANDA

Y

MICRO-HIDRÁULICA

COMO

ALTERNATIVA En la producción eléctrica limpia de mediana y baja escala. Para Energías renovables, y el desarrollo sostenible.

En tercer lugar, luego de la energía solar y de la energía eólica, la energía hidráulica es de las energías renovables de mayor rentabilidad, a pesar del elevado coste inicial que pueda acarrear armar un dispositivo hidráulico, porque además de tratarse de un recurso energético limpio, su explotación y mantenimiento son muy accesibles.

Gracias a la energía potencial de los diferentes cuerpos de agua, se logra obtener energía hidráulica, y mientras no se trate de aprovecharla para crear pantanos o construir presas, esta es una importante energía verde, que además tiene un destacable potencial debido a que se obtiene y adapta a muy diferentes escalas, y para un sinnúmero de aplicaciones.

Usando la Energía Hidráulica en proyectos de urbanización por ejemplo, se arman pequeñas centrales hidroeléctricas aprovechando la potencia de saltos de agua para aprovisionar con electricidad zonas rurales sin red eléctrica. Este novedoso sistema puede tranquilamente cubrir las necesidades mínimas de electricidad de una comunidad.

La energía eléctrica obtenida de la transformación de la energía hidráulica es considerada la más rentable y confiable, en el caso de la energía micro-hidráulica, se puede ver claramente. Esta representa una oportunidad de expansión para zonas en vías de desarrollo. Lo maravilloso, es que no se debe almacenar el agua, sino que esta varía estacionalmente, sin derrocharse porque depende estrictamente del flujo del río.

Un sistema micro-hidráulico puede funcionar con cantidades mínimas de agua, produciendo la electricidad a partir de un generador que utiliza la presión de la tubería de un sistema de riego por aspersión, teniendo la capacidad de proporcionar electricidad a un pequeño poblado, presentando un diseño de manejo simple y sencillo, logrando producir 3.5 KW, con redes de distribución a 230 voltios circulando por aproximadamente 3 Km.

247

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

A una escala menor, se ha diseñado una central micro eléctrica que puede ser sostenida por saltos de agua o arroyos no muy grandes y una turbina hidroeléctrica, generando electricidad de manera continua debido a que se acumula en baterías, siendo una estructura capaz de abastecer una red de alumbrado público, una escuela u hospital.

Muchas otras son las áreas y los usos que se le dan a la energía hidráulica, y otros tantos se propondrán con el correr del tiempo, investigaciones y estudios. Las bondades de este tipo de implementos son muchas: ir reemplazado el uso de combustibles fósiles para generar electricidad, mejorar la calidad del medio ambiente junto con la calidad de vida, y por supuesto, lograr que prevalezca a futuro81.

Turbina hidroeléctrica Micro Hydro unidad de turbina

Generador de energía micro turbinas hidráulicas

horizontal fh turb

Centrales hidroeléctricas pequeñas de turbina de unidad / eje

Ejemplos de turbinas y generadores para micro eléctricas Fuente: (htt145)https://www.solostocks.com.mx/venta-productos/generadores/otrosgeneradores/mini-centrales-hidroelectricas-micro-turbinas-hidraulicas-911747 81

https://www.biodisol.com/cambio-climatico/la-energia-hidraulica-y-micro-hidraulica-como-alternativaen-la-produccion-electrica-limpia-de-mediana-y-baja-escala/

248

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

BIBLIOGRAFIA 

Síntesis de alternativas y estrategias Eco – energéticas para lograr objetivos productivos haciendo uso eficiente de la energía. Ing. Gerardo a. Salgado Dirección de planificación y desarrollo; Arq. Norman Zúñiga, consultor.



AHDESA. Taller de capacitación. Construyendo la estufa Eco Justa.



Proyecto Energización para el Desarrollo (ENDEV) PRORENA-GTZ. ASCONAAHDESA. 2007. Validación de dos prototipos de eco estufas en el departamento de Choluteca. Choluteca, Honduras. 40 p. Bardales, M.T. 2005.



Ahorremos leña en el hogar. 2ª ed. La Lima, Cortés. FHIA/Proyecto UE- Cuencas. 32 p.

Mishra, V. 2009. Humo y fuego. Consultado el 5 de mayo de 2009. Disponible en www.ourplanet.com/ imgversn/ 122/spanish/mishra.html.



Medición del potencial hidrológico para generación de energía renovable, la experiencia de la Fundación Solar en Guatemala, energías renovables serie técnica.



La Energía en el mundo, Por Rurik Krymm

 

Sector Energético de Honduras: Diagnóstico y política energética, Wilfredo C. Flores Cultivos para la producción sostenible de biocombustibles: Una alternativa para la generación de empleos e ingresos, Servicio Holandés de Cooperación al Desarrollo SNV



Ministerio de Agricultura y Ganadería de El Salvador (2007). Recopilación de información sobre caña de azúcar. Zafra 2006-2007.



SENER. “Potenciales y Viabilidad del Uso de Bioetanol y Biodiésel para el Transporte en México”. (*) Autoabastecida con energía del bagazo.



Análisis rápido de la cadena de valores, Palma Africana, Honduras 2011, SAG



Ruperto Raygada Zambrano (2005). Manual Técnico para el Cultivo de la Palma Aceitera.



SENER/BID/GTZ (2006). Potenciales y Viabilidad del Uso de Bioetanol y Biodiesel para el Transporte en México.



Ignacio

Lazcano.

La

producción

de

biocombustibles

en

México

ttp://www.agroetanolbiocombustible. com.mx/mexico_biodisel.html). 

Edna de Cássia Carmélio. El Sello Social en El Programa de Biodiesel de Brasil.

Conference, 2006. Gobierno de Brasil. Seminario de OLADE.0 SNV



Generación de Energía con cultivos y residuos forestales, Ing. Horacio Pinasco.

TECNORED CONSULTORES S.A.



Biomasa, Cultivos energéticos, IDEA (Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía), Madrid, España



Evaluación de la producción de biomasa de maíz en condiciones del trópico colombiano, Ospina - I.A. MSc Fenalce Henry Vanegas - I.A. MSc Gerente Fenalce, Fabio Polanía I.A. MSc

249

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA



JORGE MARULANDA

Producción de biogás a partir de aguas mieles y pulpa de café, Denisse Andrea Balseca de la Cadena, Juan Carlos Cabrera Bastidas, Zamorano.



Barahona Carlos, Vásquez José, 2009. Diagnóstico del uso racional y sostenible de la leña (informe final) serna



Estudio de factibilidad para un programa de biogás en Honduras, SNV



Captación de Agua lluvia para consumo humano, facultad de ingeniería, Propuesta de investigación Para la clase de seminario de investigación.



Vulnerabilidad de Honduras ante los efectos del Cambio Climático, Dirección Nacional de Cambio Climático. SECRETARIA DE RECURSOS NATURALES Y AMBIENTE



CAPTACIÓN Y ALMACENAMIENTO DE AGUA DE LLUVIA, Opciones técnicas para la agricultura familiar en América Latina y el Caribe, FAO



Manual de operación y mantenimiento de un sistema de Riego por Goteo, Ayuda Humanitaria Comisión Europea



Purificación de Agua por medio de Filtros lentos de arena en la Comunidad de kuychiro” – cusco

PAGINAS WEB Referencias

(s.f.). Obtenido de https://www.acciona.com/es/energias-renovables/ (s.f.). Obtenido de http://www.elheraldo.hn/regionales/612467-218/habitantes-del-surson-abastecidos-con-energia-del-bagazo-de-cana (s.f.). Obtenido de http://www.latribuna.hn/2018/02/27/honduras-brilla-rayo-luz-milescatrachos/ (s.f.). Obtenido de http://ultimahora.hn/content/joh-ordena-la-enee-iluminar-20colonias-de-alta-peligrosidad-en-sps-y-la-capital (s.f.). Obtenido de https://twitter.com/LufussaHN/status/819659041106432000 (s.f.). Obtenido de http://lanoticia.hn/economia/nacional/impulsan-programa-regionaluso-racional-y-sostenible-de-lena/ (s.f.). Obtenido de https://www.beqbe.com/-5-trucos-para-ahorrar-en-invierno (s.f.). Obtenido de http://www.latribuna.hn/2014/06/18/industriales-en-alerta-por-lastarifas-de-luz/ (s.f.). Obtenido de https://www.laprensa.hn/honduras/apertura/735979-98/san-pedrosula-consume-hasta-mil-megas-de-energ%C3%ADa-en-horas-pico (s.f.). Obtenido de https://elproyectomatriz.wordpress.com/2009/05/07/viviendaecologica-vivienda-libre/ (s.f.). Obtenido de http://www.empleocard.info/centro-de-documentacion/modulo-deproduccion-mas-limpia-1 (s.f.). Obtenido de https://amazonia.unad.edu.co/leticia/estudiantes/eventos-academicose-institucionales/472-ahorro-y-uso-eficiente-de-energia-electrica (s.f.). Obtenido de http://www.revistavivienda.com.ar/actualidad/gacetillas/consejosbasicos-para-un-uso-racional-y-eficiente-de-la-energia

250

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

(s.f.). Obtenido de http://redeselectricasrd.cdeee.gob.do/como-se-mide-el-consumo-deenergia-electrica/ (s.f.). Obtenido de http://www.areaciencias.com/fisica/principio-de-conservacion-de-laenergia.html (s.f.). Obtenido de http://www.areaciencias.com/fisica/principio-de-conservacion-de-laenergia.html (s.f.). Obtenido de https://www.arqhys.com/tipos_de_energia.html (s.f.). Obtenido de http://www.edu.xunta.gal/centros/iesfelixmuriel/system/files/La%20Energ%C3 %ADa.pdf (s.f.). Obtenido de Https://lagusanitamtsistemas.wordpress.com/fuentes-de-energia/ (s.f.). Obtenido de http://www.laprensa.hn/honduras/1034390-410/la-violencia-y-lapobreza-siguen-altas-en-honduras-seg%C3%BAn-auditores (s.f.). Obtenido de https://carlosdiaz2010.blogspot.com/2011/12/costumbres.html (s.f.). Obtenido de https://encolombia.com/medicina/materialdeconsulta/tensiometrovirtual/cocinar-con-lena-casi-tan-malo-como-fumar/ (s.f.). Obtenido de http://www.fhia.org.hn/dowloads/cacao_pdfs/trifolio_Estufa_Eco_Justa.pdf (s.f.). Obtenido de http://www.fhia.org.hn/dowloads/cacao_pdfs/trifolio_Estufa_Eco_Justa.pdf (s.f.). Obtenido de http://www.fhia.org.hn/dowloads/cacao_pdfs/trifolio_Estufa_Eco_Justa.pdf (s.f.). Obtenido de https://www.scribd.com/document/151480352/construyamosestufaejusta (s.f.). Obtenido de http://www.radiolaprimerisima.com/noticias/general/219553/avanzan-proyectosde-energia-geotermica-en-el-pais/ (s.f.). Obtenido de https://www.lanacion.com.ar/1148020-energia-limpia-desde-lasprofundidades-de-la-tierra (s.f.). Obtenido de https://fernandafamiliar.soy/colaboradores/alvaro-velasco/geotermiaenergia-limpia-y-renovable/ (s.f.). Obtenido de https://jmirez.wordpress.com/2016/08/17/j987-diagramas-de-plantageotermica-para-la-generacion-de-electricidad/ (s.f.). Obtenido de http://www.sondeosmarono.com/calafeccion-geotermica (s.f.). Obtenido de https://www.elconfidencial.com/tecnologia/2015-1029/climatizacion-geotermica-la-alternativa-subterranea-para-ahorrar-encalefaccion_1074480/ (s.f.). Obtenido de https://arturo-arellano.webnode.es/products/energia-geotermica/ (s.f.). Obtenido de http://www.sag.gob.hn/sala-de-prensa/galeria-de-imagenes/cana-deazucar/ (s.f.). Obtenido de http://proyectomodulo2015.blogspot.com/2015/05/generacion-deenergia-electrica-partir.html (s.f.). Obtenido de http://www.interempresas.net/Quimica/Articulos/13237-RepsolYPF-lidera-el-proyecto-CENIT-Biodiesel.html (s.f.). Obtenido de http://www.elpais.hn/2017/08/22/honduras-lidera-cultivo-cana-riegogoteo/ (s.f.). Obtenido de http://hondutareas.blogspot.com/2017/03/proceso-de-produccion-delazucar.html

251

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

(s.f.). Obtenido de https://www.hispantv.com/noticias/ciencia-tecnologia/99936/iranproduce-alcohol-a-partir-de-melaza-de-cana-de-azucar (s.f.). Obtenido de https://www.interempresas.net/Quimica/Articulos/155415-Clariantcompleta-extensa-serie-pruebas-residuos-cana-azucar-obtiene-excelentesresultados.html (s.f.). Obtenido de http://agronegocios.com.bo/vinaza-del-desperdicio-al-beneficio-unapropuesta-para-la-agroindustria-crucena/ (s.f.). Obtenido de https://heuramedioambiente.wordpress.com/2013/05/08/biogas-yresiduos-2/ (s.f.). Obtenido de SENER. “Potenciales y Viabilidad del Uso de Bioetanol y Biodiésel para el Transporte en México”. (*) Autoabastecida con energía del bagazo. (s.f.). Obtenido de http://www.latribuna.hn/2015/10/19/aumenta-siembra-de-palmaafricana-en-honduras/ (s.f.). Obtenido de http://www.madrimasd.org/blogs/energiasalternativas/2009/09/14/124793 (s.f.). Obtenido de http://cepudohonduras.org/index.php/2018/04/02/cosecha-de-palmaafricana-fase-i-de-distintas-comunidades-tela-atlantida/ (s.f.). Obtenido de http://www.laprensa.hn/honduras/regionales/343445-98/altaproducci%C3%B3n-de-palma-africana (s.f.). Obtenido de http://www.gradesa.com/apalma.php (s.f.). Obtenido de http://festagro.org/?p=4517 (s.f.). Obtenido de http://www.laprensa.hn/economia/laeconomia/346687-98/lospalmeros-apuntan-a-mantener-bonanza-del-sector (s.f.). Obtenido de http://www.redalyc.org/jatsRepo/437/43750618016/html/index.html (s.f.). Obtenido de http://aupec.univalle.edu.co/informes/mayo98/ceni.html (s.f.). Obtenido de https://urbantecno.com/motor/biodiesel-alternativa-diesel (s.f.). Obtenido de http://www.elcomercio.com/galerias/sembrios-palma-africanaafectada-virus.html (s.f.). Obtenido de http://www.agronoa.com.ar/noticias_desc.php?id=3919&catid=4 (s.f.). Obtenido de Http://eerrbolivia.blogspot.com/2014/01/biodiesel-energetico-noaprovechado.html (s.f.). Obtenido de http://www.quieroapuntes.com/energias-renovables-y-norenovables_2.html (s.f.). Obtenido de https://onfcr.org/article/aserraderos-potenciales-generadores-deenergia/ (s.f.). Obtenido de https://slideplayer.es/slide/2731315/ (s.f.). Obtenido de http://gestion-calidad.com/biomasa (s.f.). Obtenido de https://es.slideshare.net/Progeauchile/estrategias-para-la-conve (s.f.). Obtenido de https://es.slideshare.net/Progeauchile/estrategias-para-la-conve (s.f.). Obtenido de http://www.panatec-power.com/pellet-madera.php (s.f.). Obtenido de http://www.pelletsasturias.com/es/pelletsdemadera.asp (s.f.). Obtenido de https://www.solostocks.com/venta-productos/otros-productosrelacionados-con-energia/maquina-de-hacer-pellets-de-madera-4178264 (s.f.). Obtenido de http://task32.ieabioenergy.com/news/ (s.f.). Obtenido de http://multitekingenieros.com/gasificacion_madera (s.f.). Obtenido de https://e-ficiencia.com/que-es-la-biomasa/ (s.f.). Obtenido de http://www.sustentator.com/blog-es/2011/01/del-caaveral-al-tanquelas-nuevas-fronteras-del-biocombustible/

252

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

(s.f.). Obtenido de http://www.energiasrenovablesinfo.com/biomasa/biomasa-ventajasdesventajas/ (s.f.). Obtenido de http://maquinariapanaderiaonline.com/biomasa-energia-articulo/ (s.f.). Obtenido de https://www.banicospain.es/biomasa-cantabria/ (s.f.). Obtenido de http://www.universatil.com/modules/noticias/noticia.php?noticia=7803 (s.f.). Obtenido de http://www.agroanuncios.es/anuncios/servicios-agrarios/resalveosen-valladolid.html (s.f.). Obtenido de http://www.agro-alimentarias.coop/ficheros/doc/02175.pdf (s.f.). Obtenido de https://www.milanuncios.com/otras-vehiculosindustriales/astilladora-trituradora-para-madera-244297908.htm (s.f.). Obtenido de http://www.lippel.com.br/es/categorias/processamento/rachadoresde-madeira-e-destocadores (s.f.). Obtenido de http://www.xplorhonduras.com/parque-nacional-montana-decelaque/ (s.f.). Obtenido de https://hondudiario.com/2018/03/12/reserva-biologica-el-uyuca-unaruta-ideal-para-el-verano-2018/ (s.f.). Obtenido de https://pmolina59.blogspot.com/2017/01/cultivo-de-maiz.html (s.f.). Obtenido de http://www.biologia.edu.ar/botanica/tema5/5_1sexualidad.htm (s.f.). Obtenido de https://bgreenproject.wordpress.com/2013/05/07/biomasaconversion-en-energia-y-sistemas-de-aprovechamiento/ (s.f.). Obtenido de http://www.pasturasdeamerica.com/utilizacion-forrajes/residuosagricolas/maiz/ (s.f.). Obtenido de http://www.pasturasdeamerica.com/utilizacion-forrajes/residuosagricolas/maiz/ (s.f.). Obtenido de https://biotrendies.com/rankings/cereales/fibra (s.f.). Obtenido de http://bulimpex.com/secaderos/?page_id=77 (s.f.). Obtenido de http://www.emprendedorxxi.coop/html/actualidad/noticias_noticia.asp?IdNotici a=12307 (s.f.). Obtenido de http://www.elheraldo.hn/regionales/612397-218/honduras-mujeresofrecen-su-fuerza-laboral-en-las-montanas-de-cafe-delCopyright Š www.elheraldo.hn (s.f.). Obtenido de https://www.monografias.com/trabajos94/pulpa-cafeconsideraciones-su-aprovechamiento-biotecnologico/pulpa-cafeconsideraciones-su-aprovechamiento-biotecnologico.shtm (s.f.). Obtenido de https://www.anacafe.org/glifos/index.php?title=Caficultura_ManejoSubproducto s (s.f.). Obtenido de Https://ecocosas.com/energias-renovables/biodigestor/ (s.f.). Obtenido de http://www.bioero.com/biotecnologia/como-funciona-unbiodigestor.html (s.f.). Obtenido de http://unag.org.ni/2833-2/ (s.f.). Obtenido de http://ricardo.bizhat.com/rmr-prigeds/biodigestores-biogas.htm (s.f.). Obtenido de http://news.bbc.co.uk/hi/spanish/science/newsid_7695000/7695940.stm (s.f.). Obtenido de http://biodigestion.blogspot.com/p/tipos-de-biodigestores.html

253

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

(s.f.). Obtenido de https://www.monografias.com/trabajos68/usos-pulpa-cafe/usospulpa-cafe2.shtml (s.f.). Obtenido de https://domobiogas.com/blog/beneficios-del-biogas/ (s.f.). Obtenido de http://www.tecnosolsa.com.ni/index.php/service/biodigestores/#! (s.f.). Obtenido de http://www.biodisol.com/biocombustibles/biogas-natural-elbiocombustible-renovable-y-sostenible/ (s.f.). Obtenido de https://www.laprensa.com.ni/2017/05/16/nacionales/2229905cocinas-de-biogas-reducen-contaminacion (s.f.). Obtenido de http://www.sitiosolar.com/la-generacion-de-biogas-en-lasexplotaciones-ganaderas/ (s.f.). Obtenido de http://www.fao.org/docrep/006/AD098S/AD098S08.htm (s.f.). Obtenido de http://www.plantasdebiomasa.net/que-es-la-biomasa.html (s.f.). Obtenido de https://bioreactorcrc.wordpress.com/2009/05/26/como-construir-unbiodigestor-casero/ (s.f.). Obtenido de http://innovacion-biodigestor.blogspot.com/2012/06/equipobiodigestor.html (s.f.). Obtenido de https://energialimpiaparatodos.com/2017/07/31/nicaragua-yhonduras-juntos-en-promocion-de-biogas-y-agricultura-sostenible/ (s.f.). Obtenido de https://www.elnuevodiario.com.ni/nacionales/429285-mas-familiasrurales-usan-biogas/ (s.f.). Obtenido de https://www.laprensa.com.ni/2016/09/18/nacionales/2101960-fogonenemigo-casa (s.f.). Obtenido de https://www.researchgate.net/figure/Figura-2-Cocina-metalicaadaptada-para-funcionar-con-biogas_fig1_282156621 (s.f.). Obtenido de http://agricultura101.com/2016/02/como-construir-un-biodestorcasero/ (s.f.). Obtenido de http://www.ecoavant.com/es/notices/2015/01/una-buena-digestion2231.php (s.f.). Obtenido de Http://www.latribuna.hn/2014/03/18/zamorano-promueve-laenergia-en-base-a-biogas/ (s.f.). Obtenido de Vulnerabilidad de Honduras ante los efectos del Cambio Climรกtico, Direcciรณn Nacional de Cambio Climรกtico. SECRETARIA DE RECURSOS NATURALES Y AMBIENTE (s.f.). Obtenido de http://www.faba.org.ar/fabainforma/448/ABCL.htm

254

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE ENERGIA

JORGE MARULANDA

Documento elaborado por: Jorge Enrique Marulanda Rendón Arquitecto, colombiano, catedrático y coordinador de pregrado, Maestría en Nuevas Tecnologías Aplicadas a la Educación; Doctorado en Arquitectura; consultor en Planificación Estratégica de Desarrollo Municipal; Diseño, Construcción

y

Supervisión

de

Proyectos

Arquitectónicos. Elaboración de planes de estudio a nivel de pregrado y posgrado, y Actor.

255