Energía solar para los pobres: hechos y cifras

La energía solar podría ayudar a aliviar la pobreza rural. David J. Grimshaw y Sian Lewis ilustran sobre los progresos, potencialidades y dificultades.

Aumentar el acceso a la energía es crítico para asegurar el desarrollo socioeconómico de los países más pobres del mundo.

Se estima que 1.5 mil millones de personas carecen de electricidad en los países en desarrollo. De ellos, más del 80 por ciento vive en el Sub-Sahara africano o en el sur de Asia [1].

El problema es más agudo en las áreas remotas: el 89 por ciento de los pobladores rurales en el Sub-Sahara africano vive sin electricidad, casi el doble de quienes viven en áreas urbanas (46 por ciento) [1]. Para esas personas, incluso el acceso a una pequeña cantidad de electricidad podría mejorar sus condiciones de sobrevivencia en términos de productividad agrícola, salud, educación, comunicaciones y acceso a agua potable.

Las opciones para ampliar el acceso a la electricidad en los países en desarrollo tienden a concentrarse en la expansión de la red eléctrica centralizada en combustibles fósiles como el petróleo, gas y carbón. Pero este enfoque conlleva pocos beneficios para los pobres de las zonas rurales. La extensión de la red eléctrica en esas áreas es poco práctica o demasiado cara.

Esta estrategia tampoco ayuda a enfrentar el cambio climático. La energía ya representa el 26 por ciento de las emisiones globales de gases de efecto invernadero y si bien la mayor parte de éstas provienen del mundo desarrollado, se prevé que para 2030 los países en desarrollo usarán 70 por ciento más de energía total anual en comparación con las naciones desarrolladas [2].

Por lo tanto, existe una clara necesidad a favor de los pobres de bajar las emisiones de carbono para mejorar el acceso a la electricidad en el mundo en desarrollo, y la energía solar podría ser una de tales soluciones.

Un lugar en el sol

La tierra recibe en una hora más energía solar de la que la población mundial consume en un año entero.

Casi todos los países en desarrollo tienen un enorme potencial de energía solar. La mayor parte de África, por ejemplo, tiene alrededor de 325 días de fuerte luz solar al año, lo que significa, en promedio, más de 6 kWh de energía por metro cuadrado en un día (Ver Figura 1). La Fundación Desertec, una empresa conjunta de Alemania y Jordania, estima que instalando paneles solares en tan solo el uno por ciento de los desiertos del globo se podría proporcionar energía al mundo entero [3].

 

Figura 1: Mapa mundial del potencial de la energía solar (insolación solar en kWh/m2/día) (Créditos: Hugh Ahlenius, UNEP/GRID-Arendal Maps and Graphics Library).

Y sin embargo, los países que reciben la mayor cantidad de energía solar a menudo son también los que menos se benefician de ella, debido a la carencia de conocimientos y capacidad para aprovechar la energía solar y convertirla en electricidad.

La tecnología

Hay dos maneras de usar la energía que proviene del sol: recogiendo su calor (energía solar térmica) o convirtiendo su luz en electricidad (Energía Fotovoltaica, EF).

Los dispositivos que usan ‘recolectores’ de la energía solar térmica ?que van desde placas planas colocadas en los techos hasta platos parabólicos o pirámides solares usadas en las plantas de energía solar? absorben la luz del sol y producen calor.

Los dispositivos de energía solar térmica pueden ser usados simplemente para calefacción o refrigeración pero también para secar cultivos, pasteurizar el agua o cocinar (Ver Cuadro1). Se puede proporcionar electricidad mediante sistemas de concentración de la energía solar (o CSP por sus siglas en inglés), que usan una combinación de lentes o espejos y sistemas de rastreo para enfocar en un haz pequeño un área grande de luz solar. La concentración de luz solar calienta el agua hasta producir vapor para mover una turbina, conectada a un generador.

Los sistemas de energía solar fotovoltaica (EF) usan células solares, unidas en ‘módulos’ (paneles solares), para convertir la luz en electricidad. Van desde unas cuantas células pequeñas, que pueden hacer funcionar una calculadora, hasta enormes estaciones de energía solar con miles de paneles solares.

Más del 90 por ciento de los sistemas de EF están fabricados con silicona. Los sistemas de EF que se conectan a la red eléctrica incluyen un dispositivo llamado inversor, para convertir la corriente directa (CD) generada por los paneles solares a corriente alterna (CA) usada por la red.

Los sistemas que funcionan fuera de la red de EF también pueden incluir un inversor pero requerirán de baterías para almacenar la energía sobrante, y un controlador electrónico de carga para evitar que las baterías se sobrecarguen.

En la actualidad, los sistemas térmico solares tienen una efectividad del 30 por ciento al convertir el calor en electricidad, en comparación con el 15 por ciento de eficiencia aproximada conferida por los sistemas de EF. Pero en el largo plazo el desarrollo de nuevos materiales para el sistema de EF, como polímeros y nanopartículas, debe aumentar su eficiencia.

Interés creciente

Ni la energía térmica solar ni los sistemas de EF son tecnologías nuevas, pero no están siendo suficientemente usadas para generar electricidad debido a que, comparadas con los suministros energéticos basados en carbono, siguen siendo relativamente costosas.

La Agencia Internacional de Energía calcula que en 2007 la EF y la energía térmica solar aportaron menos del 0.2 por ciento del producto bruto mundial de electricidad [4].

Sin embargo, con el aumento de los costos de los combustibles fósiles, la creciente preocupación sobre los suministros —algunos analistas sugieren que podríamos quedarnos sin petróleo en una fecha tan cercana como 2025— y el aumento de la concientización sobre el papel de los combustibles fósiles en el cambio climático, las condiciones del mercado se incrementarán favorablemente para la energía solar. Los subsidios gubernamentales también podrían ayudar a fomentar el crecimiento de este tipo de energía.

Evidentemente, el interés en la energía solar se ha disparado en los últimos cinco años. La nueva inversión financiera total ha sido de US$33.5 mil millones en 2008, un aumento de 172 por ciento respecto de los US$0.6 mil millones invertidos en 2004 [5]. Un crecimiento igualmente impresionante se ha producido en la capacidad instalada de la EF, que se sextuplicó entre 2004 y 2008, superando los 16gWh (Ver Figura 2) [6].

Figura 2. Capacidad global de la EF entre 1995 y 2008. Fuente: Renewable Energy Policy Network for the 21st Century [6].

El interés debería aumentar aún más a medida que las tecnologías mejoren, la producción se expanda y los costos bajen. El ‘santo grial’ de la economía de la energía solar es llegar a la paridad de la red, en la cual los costos sin subsidio de la energía solar sean iguales o incluso más baratos que los de la red convencional de electricidad.

Un análisis de la empresa consultora McKinsey & Company prevé que "para el año 2020 por lo menos diez regiones con fuerte luz solar habrán conseguido la paridad de la red" [7]. Eso será casi un hecho para países desarrollados como Italia, Japón, España y los Estados Unidos.

Pero en los países en desarrollo, incluso una vez que se logre la paridad, se seguirán necesitando soluciones por fuera de la red para distribuir energía a las comunidades remotas.

Si bien el costo de los grandes sistemas solares conectados a la red bajará a medida que los precios de los paneles solares también desciendan, será poco probable que los sistemas más pequeños por fuera de la red experimenten un ahorro similar de costos, en parte debido a que el precio de las baterías seguirá siendo alto.

Las baterías pueden representar un 40 por ciento de los costos de un sistema solar por fuera de la red. Y hay un costo adicional asociado a su reemplazo, porque es poco probable que las baterías duren tanto como los paneles solares.

La eficiencia de los instrumentos eléctricos puede marcar igualmente una gran diferencia en los costos del suministro de electricidad a través de los sistemas solares por fuera de la red. Por ejemplo, un ingeniero alemán, con experiencia en adopción de los sistemas de EF para los países en desarrollo, estima que el costo de suministrar electricidad solar por fuera de la red a una sola aldea descendería de US$35.000 a solo US$8.300 si esa aldea instalara por separado focos fluorescentes compactos y modelos más nuevos de refrigeradoras y computadoras [8].

Sistemas solares domésticos

El sistema de EF más común en las comunidades rurales es el sistema solar doméstico, que consta de un panel solar conectado a una batería y a un controlador de carga. Usualmente incluye por lo menos una luz y un enchufe para conectar otros equipos eléctricos como radios, televisores o cargadores de celulares (Ver Figura 3).

Figura 3: Componentes de un sistema solar casero. Fuente: Household Energy Network

Para 2007, más de 2.5 millones de hogares en los países en desarrollo tenían acceso a electricidad gracias a los sistemas domésticos de energía solar [9].

El crecimiento de estos sistemas ha sido particularmente fuerte en el Asia —principalmente en Bangladesh, China e India— donde los esquemas de microcréditos, los gobiernos o las donaciones han facilitado tal acceso. En 2008, el Banco Mundial aprobó dos proyectos en Bangladesh para instalar 1.3 millones de sistemas solares domésticos. Y la China, con su proyecto de Desarrollo de Energías Renovables, que concluyó a mediados de 2008, instaló más de 400.000 sistemas solares domésticos en el noroeste de ese país [6].

En África, el aumento de estos sistemas ha sido más lento. Sin embargo, en 2007 en el continente ya había más de 500.000 sistemas en uso, más de la mitad de ellos en Kenia y Sudáfrica [9]. La mayoría de proyectos en el África rural, fuera de estos dos países, son relativamente pequeños.

Por ejemplo, Zara Solar Ltd. es una pequeña empresa de energía solar que vende sistemas de EF a las comunidades rurales en Tanzania. Creada por un empresario local, la compañía ha recibido apoyo de diversos donantes, incluidos el Banco Mundial, Lighting Africa y el Premio Ashden para la energía sostenible, y ha instalado más de 4.000 sistemas solares en el norte del país africano.

No obstante los altos costos de capital, del funcionamiento de las baterías y de mantenimiento, los sistemas por fuera de la red solar pueden ahorrar dinero. Los clientes de Zara Solar Ltd pueden pagar el costo de un sistema solar doméstico en menos de dos años, gracias a adecuados mecanismos de financiamiento.

Los sistemas solares también pueden brindar energía a edificios públicos como escuelas y establecimientos rurales de salud. La Fundación Solar Electric Light Fund, por ejemplo, apoya la instalación de sistemas híbridos -solares y a base de diesel— que generan más del 90 por ciento de su electricidad por el sol, para brindar energía a clínicas de salud en varios países como Burundi, Lesotho, Rwanda y más recientemente Haití, tras el devastador terremoto que asoló Port-au-Prince en enero de 2010.

Luz nocturna

En muchos casos, se puede proporcionar luz clara y de buena calidad con muy poca electricidad —y bajo costo— logrando un tremendo impacto en la calidad de vida.

Muchas aldeas en África, Asia y América Latina dependen de las lámparas de kerosene y de velas para alumbrarse. Esos costos, que en promedio son de US$40 a 80 por hogar anualmente, emiten contaminantes que representan graves riesgos para la salud, como enfermedades respiratorias e infecciones oculares, problemas renales y del hígado, y pueden ocasionar incendios en el hogar con posibilidades de matar a sus ocupantes.

Las lámparas solares ofrecen una alternativa más segura y barata. La compañía india NEST Ltd fabrica linternas solares que son pequeñas, prácticas y a un costo de solo US$35 cada una. Se pueden pagar por cuotas a uno o dos años, con lo que se ahorra en kerosene. Más de 100.000 hogares en los estados de Andhra Pradesh y Maharashtra usan las lámparas NEST, ahorrando más de 20.000 toneladas de dióxido de carbono cada año [10].

El año pasado, IEEE Spectrum informó que el Laboratorio Nacional Risø para la Energía Sostenible de Dinamarca había desarrollado una «lámpara potencialmente salvadora de vidas» usando la luz emitida por diodos (LEDs), células de EF y baterías ultra delgadas de litio [11]. Se trata de una lámina flexible de células de EF que, cuando se presiona simultáneamente en las esquinas, emite luz de calidad apta para la lectura. Los prototipos cuestan US$27 por lámpara y duran aproximadamente un año. El equipo que la desarrolló confía en que los costos puedan reducirse a US$7, y acaso hasta la mitad, si se terceriza su producción en China, lo cual ofrecería una ventaja significativa en cuanto a costos y salud para la población local.

De hecho, la energía solar está siendo cada vez más usada en una gama de aplicaciones por fuera de la red. (Ver Cuadro 1).

Aplicación	Tecnología	Funcionamiento	Beneficios	Ejemplo
Refrigerador solar de vacunas	Paneles de EF + baterías de ácido de plomo.	Paneles solares proporcionan electricidad a la fuente de poder de la nevera; baterías la almacenan para asegurar el funcionamiento continuo.	Reduce la dependencia del nocivo kerosene y extiende la vida de las vacunas.	KXN Nigeria Ltd ha instalado más de 189 refrigeradores solares de vacunas en el norte de Nigeria.
Desinfección solar de agua (SODIS por sus siglas en inglés)	Luz solar + botellas plásticas PET (tereftalato de polietileno).	La exposición a los rayos UV destruye patógenos y bacterias.	Proporciona una fuente de agua limpia, reduce la transmisión de enfermedades por el agua.	Más de 1.4 millones de personas usan SODIS en Asia; 360.000 lo usan en América Latina y más de 340.000 en África.
Pasteurización solar	Cocina solar (ver abajo) + indicadores de pasteurización del agua (WAPIs por sus siglas en inglés).	La cocina solar calienta el agua y el WAPI (pequeños tubos/cápsulas con cera que se derrite a 65°C, temperatura con la que mueren virus y bacterias) indica cuándo es apta para su consumo.	Ahorra combustible; reduce la transmisión de enfermedades por el agua.	Adventures in Health, Education & Agriculture Development (AHEAD) ha brindado pasteurización solar a más de 100.000 personas en Tanzania.
Bomba solar de agua	Panel de EF+ motor eléctrico.	Paneles solares impulsan los motores eléctricos que proporcionan energía a la bomba para guardar el agua en reservorios/tanques.	Proporciona agua para uso doméstico o riego; ahorra mano de obra.	En el mundo existen más de 10.000 bombas solares de agua [12]. Investigación en Benin demuestra que el uso de bombas solares en el riego por goteo mejora las dietas y los ingresos [13].
Secador solar de alimentos	Caja con tapa vidriada y abertura + bastidores de malla.	Los alimentos son colocados en los bastidores de malla y se secan a medida que el sol calienta la caja.	Reduce uso de combustibles fósiles, la contaminación y las pérdidas poscosecha.	Fruits of the Nile en Uganda compra fruta a los pequeños agricultores y usa los secadores solares para mejorar los ingresos de aproximadamente 1.400 personas.
Cercas solares eléctricas	EF+ acondicionador de energía + baterías.	El EF carga la batería que proporciona voltaje DC a los cables ‘vivos’ de la cerca.	Reduce las incursiones de animales; protege ganado y cultivos	Community Markets for Conservation (COMACO) ha instalado cercas solares en Zambia, protegiendo los cultivos de más de 1.500 familias.
Wifi solar	Panel de EF + rutero wifi y antena + batería + controlador de carga.	El panel solar conecta la batería con la antena y el rutero wifi que ‘levanta’ la señal de Internet desde un único punto de acceso de la banda ancha a través de múltiples nodos.	Aumenta el acceso a Internet; disminuye la brecha digital. .	Green Wifi ha instalado redes wifi para escuelas en Panamá y Senegal.
Teléfono solar	Cargador solar de EF integrado a un teléfono móvil o panel solar + enchufe eléctrico.	Las células de EF cargan la batería dentro del teléfono; las células de EF conectan la batería al enchufe.	Mejora las comunicaciones rurales; proporciona medios de subsistencia (mediante estaciones de carga).	Digicel distribuye teléfonos solares en Haití y Papua Nueva Guinea; Safaricom vende teléfonos solares en Kenia; Ericsson ha instalado 12 estaciones de carga en las aldeas Millennium Villages a lo largo de África [14].
Radio solar	Panel de EF+ radio transmisor-receptor + baterías.	Los paneles solares cargan las baterías de la radio.	Mejora las comunicaciones rurales; reduce los costos de transporte; si está conectado a un computador portátil también aumenta el acceso a la información en línea.	Freeplay Foundation ha distribuido más de 10.000 radios solares para brindar información y orientación en salud, agricultura y medio ambiente. The Madrid Association of Engineers without borders usa los radios solares para apoyar servicios de salud para más de 50.000 personas en el Perú rural.
Cocina solar	Energía solar térmica: cajas para atrapar el calor, concentradores curvados, panel de cocinas.	Un dispositivo (un espejo o metal reflectivo) concentra la luz y el calor dentro de un área pequeña de cocción.	Reduce la dependencia de combustibles tradicionales como madera o carbón; reduce la contaminación bajo techo.	Solar Cookers International apoya los negocios de cocinas solares en África y ha donado cocinas solares a miles de familias de los campos de refugiados en Chad, Etiopía, Kenia y, más recientemente, Haití.
Calentador solar de agua	Recolector térmico solar + tanque de almacenamiento de agua.	El recolector calienta el líquido que pasa a través de él y el calor se almacena en el tanque.	Reduce la dependencia de combustibles tradicionales; reduce las emisiones de carbono y la contaminación local.	En Rizhao, China, 99 por ciento de los hogares usan calentadores solares de agua.

Cuadro 1: Aplicaciones de la energía solar sin conexión a la red

La energía solar también está brindando otros beneficios: en muchos casos, puede ser el primer paso para salir de la pobreza al proporcionar nuevas habilidades y fuentes de ingreso.

Por ejemplo, la organización no gubernamental SolarAid capacita a empresarios de los países en desarrollo en la planificación de negocios e investigación de mercados, ayudándolos a crear pequeñas empresas de energía solar que conviertan las lámparas de kerosene en lámparas solares y para construir cargadores solares o radios solares con materiales locales.

Del mismo modo, otra organización no gubernamental, Barefoot College, capacita a ‘ingenieros solares descalzos’ (principalmente de aldeas rurales en África y Asia) para instalar, reparar y mantener unidades de iluminación solar como parte de un esfuerzo para promover la electrificación solar rural y mejorar los ingresos de los aldeanos pobres. Para fines de 2009, Barefoot Collegue había capacitado a 461 ingenieros solares, de los cuales 211 eran mujeres y, de acuerdo con sus cálculos, casi 900.000 personas se habían beneficiado.

Finanzas y más

Sin embargo, mejorar el acceso a la energía solar de los pobres rurales en los países en desarrollo todavía confronta una serie de obstáculos. Más allá de las políticas medioambientales, que favorecen el desarrollo de combustibles fósiles, el más importante es la financiación.

El acceso a la energía solar se adquiere en el mercado abierto o a través de la ayuda internacional.

Existe una amplia gama de modelos de ayuda actualmente. Grandes donantes, como el Banco Mundial y la Corporación Financiera Internacional, son los principales donantes de EF en el mundo en desarrollo, apoyando proyectos en África, Asia y América Latina con un costo de más de US$600 millones.

Organizaciones especializadas como SolarAid recaudan dinero para invertirlo en sistemas solares para escuelas o comunidades poniendo énfasis en mejorar la salud, la educación y los medios de subsistencia. Fabricantes como Sollatek donan cierto número de unidades para caridad mensualmente.

Pero hay un creciente interés por pasar de la ayuda directa hacia estrategias que permitan a los pobres financiar sus propias necesidades de energía. Por ejemplo, los proveedores de micropréstamos, que ofrecen pequeñas sumas a los pobres —frecuentemente sin solicitar garantías— están mostrando ser cruciales para superar los relativamente altos costos de capital de los sistemas solares por fuera de la red. Muchos de estos proveedores de microcréditos se establecieron con fondos de donantes importantes como el Banco Mundial, pero se han vuelto autosostenibles en el largo plazo mediante los reembolsos de créditos.

Aquellos proveedores de micropréstamos que se especializan en la venta de sistemas solares EF a menudo incluyen el apoyo a actividades de capacitación, mantenimiento de equipos, reemplazo de partes o eliminación de baterías dañadas. Por ejemplo, Grameen Shakti, proveedor de micropréstamos en Bangladesh, ha instalado más de 32.000 sistemas solares domésticos apoyándose en los microcréditos en la pasada década y espera aumentar este número a un millón para 2012. Ha capacitado a más de 4.400 técnicos (la mayoría mujeres) y creado 45 ‘centros tecnológicos’ para instalar y mantener sistemas solares en el ámbito local.

Los proveedores de microcréditos pueden ser fundaciones de caridad, como la Solar Energy Foundation, que ha instalado más de 2.000 sistemas solares domésticos en Etiopía. Los bancos también pueden ofrecer microcréditos. El Aryavart Gramin Bank en India, recibe solicitudes al menudeo para sistemas de EF y ofrece la compra, instalación y mantenimiento de préstamos para clientes rurales. Los reembolsos del crédito son más baratos que el costo mensual del kerosene y pueden ser pagados a lo largo de cinco años.

Los negocios privados de energía solar también pueden ser de ayuda con los microcréditos. La compañia india SELCO, por ejemplo, ha vendido más de 100.000 sistemas solares domésticos en los pasados 13 años. Si bien no otorga préstamos, ayuda a vincular a los clientes con los proveedores de microcréditos, proporcionando en muchos casos una ‘garantía de pago’ para ayudar a cubrir los pagos del capital inicial.

Los gobiernos deberían también asumir un papel para hacer que la energía solar sea financieramente asequible, apoyando al sistema que brinda a los pobres acceso a la tecnología solar. Esto implica invertir en investigación y desarrollo de la tecnología en sí y usar un sistema de subsidios para mejorar la captación de energía solar, así como apoyar los costos de mantenimiento e instalación. Para asegurar que los beneficios sean aprovechados por los pobres rurales de las comunidades remotas, dichos subsidios deben favorecer el descentralismo, las alternativas por fuera de la red y los sistemas pequeños de energía solar, por encima de soluciones centralizadas y basadas en los combustibles fósiles.

Más allá del financiamiento, hay otros obstáculos que es necesario superar para mejorar el acceso de los pobres a la energía solar. Estos incluyen mejorar la apropiación local de las tecnologías solares, el tejido de sistemas solares por fuera de la red en las políticas de cambio climático y en los objetivos para reducir las emisiones globales, y ampliar la producción de tecnologías para reducir los costos de capital.

En el fondo, la expansión de la energía solar hacia los pobres dependerá de una mezcla de mejoras científicas, iniciativas de política y acción colectiva para luchar contra el cambio climático y la carencia de electricidad.  

David J. Grimshaw es jefe del programa internacional en nuevas tecnologías de Acción Práctica e investigador principal en tecnologías emergentes del Departamento para el Desarrollo Internacional del Reino Unido.

Sian Lewis es editor comisionado de SciDev.Net.