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  • Energía solar para los pobres: hechos y cifras

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

Aumentar el acceso a la energa es crtico para asegurar el desarrollo socioeconmico de los pases ms pobres del mundo.

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

El problema es ms agudo en las reas remotas: el 89 por ciento de los pobladores rurales en el Sub-Sahara africano vive sin electricidad, casi el doble de quienes viven en reas urbanas (46 por ciento) [1]. Para esas personas, incluso el acceso a una pequea cantidad de electricidad podra mejorar sus condiciones de sobrevivencia en trminos de productividad agrcola, salud, educacin, comunicaciones y acceso a agua potable.

Las opciones para ampliar el acceso a la electricidad en los pases en desarrollo tienden a concentrarse en la expansin de la red elctrica centralizada en combustibles fsiles como el petrleo, gas y carbn. Pero este enfoque conlleva pocos beneficios para los pobres de las zonas rurales. La extensin de la red elctrica en esas reas es poco prctica o demasiado cara.

Esta estrategia tampoco ayuda a enfrentar el cambio climtico. La energa ya representa el 26 por ciento de las emisiones globales de gases de efecto invernadero y si bien la mayor parte de stas provienen del mundo desarrollado, se prev que para 2030 los pases en desarrollo usarn 70 por ciento ms de energa total anual en comparacin 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 energa solar podra ser una de tales soluciones.

Un lugar en el sol

La tierra recibe en una hora ms energa solar de la que la poblacin mundial consume en un ao entero.

Casi todos los pases en desarrollo tienen un enorme potencial de energa solar. La mayor parte de frica, por ejemplo, tiene alrededor de 325 das de fuerte luz solar al ao, lo que significa, en promedio, ms de 6 kWh de energa por metro cuadrado en un da (Ver Figura 1). La Fundacin 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 podra proporcionar energa al mundo entero [3].

Figura 1: Mapa mundial del potencial de la energa solar (insolacin solar en kWh/m2/da) (Crditos: Hugh Ahlenius, UNEP/GRID-Arendal Maps and Graphics Library).

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

La tecnologa

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

Los dispositivos que usan 'recolectores' de la energa solar trmica?que van desde placas planas colocadas en los techos hasta platos parablicos o pirmides solares usadas en las plantas de energa solar? absorben la luz del sol y producen calor.

Los dispositivos de energa solar trmica pueden ser usados simplemente para calefaccin o refrigeracin pero tambin para secar cultivos, pasteurizar el agua o cocinar (Ver Cuadro1). Se puede proporcionar electricidad mediante sistemas de concentracin de la energa solar (o CSP por sus siglas en ingls), que usan una combinacin de lentes o espejos y sistemas de rastreo para enfocar en un haz pequeo un rea grande de luz solar. La concentracin de luz solar calienta el agua hasta producir vapor para mover una turbina, conectada a un generador.

Los sistemas de energa solar fotovoltaica (EF) usan clulas solares, unidas en 'mdulos' (paneles solares), para convertir la luz en electricidad. Van desde unas cuantas clulas pequeas, que pueden hacer funcionar una calculadora, hasta enormes estaciones de energa solar con miles de paneles solares.

Ms del 90 por ciento de los sistemas de EF estn fabricados con silicona. Los sistemas de EF que se conectan a la red elctrica 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 tambin pueden incluir un inversor pero requerirn de bateras para almacenar la energa sobrante, y un controlador electrnico de carga para evitar que las bateras se sobrecarguen.

En la actualidad, los sistemas trmico solares tienen una efectividad del 30 por ciento al convertir el calor en electricidad, en comparacin 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 polmeros y nanopartculas, debe aumentar su eficiencia.

Inters creciente

Ni la energa trmica solar ni los sistemas de EF son tecnologas nuevas, pero no estn siendo suficientemente usadas para generar electricidad debido a que, comparadas con los suministros energticos basados en carbono, siguen siendo relativamente costosas.

La Agencia Internacional de Energa calcula que en 2007 la EF y la energa trmica 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 fsiles, la creciente preocupacin sobre los suministros algunos analistas sugieren que podramos quedarnos sin petrleo en una fecha tan cercana como 2025 y el aumento de la concientizacin sobre el papel de los combustibles fsiles en el cambio climtico, las condiciones del mercado se incrementarn favorablemente para la energa solar. Los subsidios gubernamentales tambin podran ayudar a fomentar el crecimiento de este tipo de energa.

Evidentemente, el inters en la energa solar se ha disparado en los ltimos cinco aos. La nueva inversin 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 sextuplic 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 inters debera aumentar an ms a medida que las tecnologas mejoren, la produccin se expanda y los costos bajen. El 'santo grial' de la economa de la energa solar es llegar a la paridad de la red, en la cual los costos sin subsidio de la energa solar sean iguales o incluso ms baratos que los de la red convencional de electricidad.

Un anlisis de la empresa consultora McKinsey Company prev que para el ao 2020 por lo menos diez regiones con fuerte luz solar habrn conseguido la paridad de la red [7]. Eso ser casi un hecho para pases desarrollados como Italia, Japn, Espaa y los Estados Unidos.

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

Si bien el costo de los grandes sistemas solares conectados a la red bajar a medida que los precios de los paneles solares tambin desciendan, ser poco probable que los sistemas ms pequeos por fuera de la red experimenten un ahorro similar de costos, en parte debido a que el precio de las bateras seguir siendo alto.

Las bateras 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 bateras duren tanto como los paneles solares.

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

Sistemas solares domsticos

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

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

Para 2007, ms de 2.5 millones de hogares en los pases en desarrollo tenan acceso a electricidad gracias a los sistemas domsticos de energa solar [9].

El crecimiento de estos sistemas ha sido particularmente fuerte en el Asia principalmente en Bangladesh, China e India donde los esquemas de microcrditos, los gobiernos o las donaciones han facilitado tal acceso. En 2008, el Banco Mundial aprob dos proyectos en Bangladesh para instalar 1.3 millones de sistemas solares domsticos. Y la China, con su proyecto de Desarrollo de Energas Renovables, que concluy a mediados de 2008, instal ms de 400.000 sistemas solares domsticos en el noroeste de ese pas [6].

En frica, el aumento de estos sistemas ha sido ms lento. Sin embargo, en 2007 en el continente ya haba ms de 500.000 sistemas en uso, ms de la mitad de ellos en Kenia y Sudfrica [9]. La mayora de proyectos en el frica rural, fuera de estos dos pases, son relativamente pequeos.

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

No obstante los altos costos de capital, del funcionamiento de las bateras 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 domstico en menos de dos aos, gracias a adecuados mecanismos de financiamiento.

Los sistemas solares tambin pueden brindar energa a edificios pblicos como escuelas y establecimientos rurales de salud. La Fundacin Solar Electric Light Fund, por ejemplo, apoya la instalacin de sistemas hbridos -solares y a base de diesel que generan ms del 90 por ciento de su electricidad por el sol, para brindar energa a clnicas de salud en varios pases como Burundi, Lesotho, Rwanda y ms recientemente Hait, tras el devastador terremoto que asol 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 frica, Asia y Amrica Latina dependen de las lmparas 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 hgado, y pueden ocasionar incendios en el hogar con posibilidades de matar a sus ocupantes.

Las lmparas solares ofrecen una alternativa ms segura y barata. La compaa india NEST Ltd fabrica linternas solares que son pequeas, prcticas y a un costo de solo US$35 cada una. Se pueden pagar por cuotas a uno o dos aos, con lo que se ahorra en kerosene. Ms de 100.000 hogares en los estados de Andhra Pradesh y Maharashtra usan las lmparas NEST, ahorrando ms de 20.000 toneladas de dixido de carbono cada ao [10].

El ao pasado, IEEE Spectrum inform que el Laboratorio Nacional Ris para la Energa Sostenible de Dinamarca haba desarrollado una lmpara potencialmente salvadora de vidas usando la luz emitida por diodos (LEDs), clulas de EF y bateras ultra delgadas de litio [11]. Se trata de una lmina flexible de clulas de EF que, cuando se presiona simultneamente en las esquinas, emite luz de calidad apta para la lectura. Los prototipos cuestan US$27 por lmpara y duran aproximadamente un ao. El equipo que la desarroll confa en que los costos puedan reducirse a US$7, y acaso hasta la mitad, si se terceriza su produccin en China, lo cual ofrecera una ventaja significativa en cuanto a costos y salud para la poblacin local.

De hecho, la energa solar est siendo cada vez ms usada en una gama de aplicaciones por fuera de la red. (Ver Cuadro 1).

Aplicacin

Tecnologa

Funcionamiento

Beneficios

Ejemplo

Refrigerador solar de vacunas

Paneles de EF + bateras de cido de plomo.

Paneles solares proporcionan electricidad a la fuente de poder de la nevera; bateras 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 ms de 189 refrigeradores solares de vacunas en el norte de Nigeria.

Desinfeccin solar de agua (SODIS por sus siglas en ingls)

Luz solar + botellas plsticas PET (tereftalato de polietileno).

La exposicin a los rayos UV destruye patgenos y bacterias.

Proporciona una fuente de agua limpia, reduce la transmisin de enfermedades por el agua.

Ms de 1.4 millones de personas usan SODIS en Asia; 360.000 lo usan en Amrica Latina y ms de 340.000 en frica.

Pasteurizacin solar

Cocina solar (ver abajo) + indicadores de pasteurizacin del agua (WAPIs por sus siglas en ingls).

La cocina solar calienta el agua y el WAPI (pequeos tubos/cpsulas con cera que se derrite a 65C, temperatura con la que mueren virus y bacterias) indica cundo es apta para su consumo.

Ahorra combustible; reduce la transmisin de enfermedades por el agua.

Adventures in Health, Education Agriculture Development (AHEAD) ha brindado pasteurizacin solar a ms de 100.000 personas en Tanzania.

Bomba solar de agua

Panel de EF+ motor elctrico.

Paneles solares impulsan los motores elctricos que proporcionan energa a la bomba para guardar el agua en reservorios/tanques.

Proporciona agua para uso domstico o riego; ahorra mano de obra.

En el mundo existen ms de 10.000 bombas solares de agua [12].

Investigacin 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 fsiles, la contaminacin y las prdidas poscosecha.

Fruits of the Nile en Uganda compra fruta a los pequeos agricultores y usa los secadores solares para mejorar los ingresos de aproximadamente 1.400 personas.

Cercas solares elctricas

EF+ acondicionador de energa + bateras.

El EF carga la batera que proporciona voltaje DC a los cables 'vivos' de la cerca.

Reduce las incursiones de animales; protegeganado y cultivos

Community Markets for Conservation (COMACO)

ha instalado cercas solares en Zambia, protegiendo los cultivos de ms de 1.500 familias.

Wifi solar

Panel de EF + rutero wifi y antena + batera + controlador de carga.

El panel solar conecta la batera con la antena y el rutero wifi que 'levanta' la seal de Internet desde un nico punto de acceso de la banda ancha a travs de mltiples nodos.

Aumenta el acceso a Internet; disminuye la brecha digital.

.

Green Wifi ha instalado redes wifi para escuelas en Panam y Senegal.

Telfono solar

Cargador solar de EF integrado a un telfono mvil o panel solar + enchufe elctrico.

Las clulas de EF cargan la batera dentro del telfono; las clulas de EF conectan la batera al enchufe.

Mejora las comunicaciones rurales; proporciona medios de subsistencia (mediante estaciones de carga).

Digicel distribuye telfonos solares en

Hait y Papua Nueva Guinea; Safaricom vende telfonos solares en Kenia; Ericsson ha instalado 12 estaciones de carga en las aldeas

Millennium Villages a lo largo de frica [14].

Radio solar

Panel de EF+ radio transmisor-receptor+ bateras.

Los paneles solares cargan las bateras de la radio.

Mejora las comunicaciones rurales; reduce los costos de transporte; si est conectado a un computador porttil tambin aumenta el acceso a la informacin en lnea.

Freeplay Foundation ha distribuido ms de 10.000 radios solares para brindar informacin y orientacin en salud, agricultura y medio ambiente.

The Madrid Association of Engineers without borders usa los radios solares para apoyar servicios de salud para ms de 50.000 personas en el Per rural.

Cocina solar

Energa solar trmica: 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 rea pequea de coccin.

Reduce la dependencia de combustibles tradicionales como madera o carbn; reduce la contaminacin bajo techo.

Solar Cookers International apoya los negocios de cocinas solares en frica y ha donado cocinas solares a miles de familias de los campos de refugiados en Chad, Etiopa, Kenia y, ms recientemente, Hait.

Calentador solar de agua

Recolector trmico solar + tanque de almacenamiento de agua.

El recolector calienta el lquido que pasa a travs de l y el calor se almacena en el tanque.

Reduce la dependencia de combustibles tradicionales; reduce las emisiones de carbono y la contaminacin local.

En Rizhao, China, 99 por ciento de los hogares usan calentadores solares de agua.

Cuadro 1: Aplicaciones de la energa solar sin conexin a la red

La energa solar tambin est 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 organizacin no gubernamental SolarAid capacita a empresarios de los pases en desarrollo en la planificacin de negocios e investigacin de mercados, ayudndolos a crear pequeas empresas de energa solar que conviertan las lmparas de kerosene en lmparas solares y para construir cargadores solares o radios solares con materiales locales.

Del mismo modo, otra organizacin no gubernamental, Barefoot College, capacita a 'ingenieros solares descalzos' (principalmente de aldeas rurales en frica y Asia) para instalar, reparar y mantener unidades de iluminacin solar como parte de un esfuerzo para promover la electrificacin solar rural y mejorar los ingresos de los aldeanos pobres. Para fines de 2009, Barefoot Collegue haba capacitado a 461 ingenieros solares, de los cuales 211 eran mujeres y, de acuerdo con sus clculos, casi 900.000 personas se haban beneficiado.

Finanzas y ms

Sin embargo, mejorar el acceso a la energa solar de los pobres rurales en los pases en desarrollo todava confronta una serie de obstculos. Ms all de las polticas medioambientales, que favorecen el desarrollo de combustibles fsiles, el ms importante es la financiacin.

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

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

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

Pero hay un creciente inters por pasar de la ayuda directa hacia estrategias que permitan a los pobres financiar sus propias necesidades de energa. Por ejemplo, los proveedores de microprstamos, que ofrecen pequeas sumas a los pobres frecuentemente sin solicitar garantas estn 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 microcrditos se establecieron con fondos de donantes importantes como el Banco Mundial, pero se han vuelto autosostenibles en el largo plazo mediante los reembolsos de crditos.

Aquellos proveedores de microprstamos que se especializan en la venta de sistemas solares EF a menudo incluyen el apoyo a actividades de capacitacin, mantenimiento de equipos, reemplazo de partes o eliminacin de bateras daadas. Por ejemplo, Grameen Shakti, proveedor de microprstamos en Bangladesh, ha instalado ms de 32.000 sistemas solares domsticos apoyndose en los microcrditos en la pasada dcada y espera aumentar este nmero a un milln para 2012. Ha capacitado a ms de 4.400 tcnicos (la mayora mujeres) y creado 45 'centros tecnolgicos' para instalar y mantener sistemas solares en el mbito local.

Los proveedores de microcrditos pueden ser fundaciones de caridad, como la Solar Energy Foundation, que ha instalado ms de 2.000 sistemas solares domsticos en Etiopa. Los bancos tambin pueden ofrecer microcrditos. El Aryavart Gramin Bank en India, recibe solicitudes al menudeo para sistemas de EF y ofrece la compra, instalacin y mantenimiento de prstamos para clientes rurales. Los reembolsos del crdito son ms baratos que el costo mensual del kerosene y pueden ser pagados a lo largo de cinco aos.

Los negocios privados de energa solar tambin pueden ser de ayuda con los microcrditos. La compaia india SELCO, por ejemplo, ha vendido ms de 100.000 sistemas solares domsticos en los pasados 13 aos. Si bien no otorga prstamos, ayuda a vincular a los clientes con los proveedores de microcrditos, proporcionando en muchos casos una 'garanta de pago' para ayudar a cubrir los pagos del capital inicial.

Los gobiernos deberan tambin asumir un papel para hacer que la energa solar sea financieramente asequible, apoyando al sistema que brinda a los pobres acceso a la tecnologa solar. Esto implica invertir en investigacin y desarrollo de la tecnologa en s y usar un sistema de subsidios para mejorar la captacin de energa solar, as como apoyar los costos de mantenimiento e instalacin. 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 pequeos de energa solar, por encima de soluciones centralizadas y basadas en los combustibles fsiles.

Ms all del financiamiento, hay otros obstculos que es necesario superar para mejorar el acceso de los pobres a la energa solar. Estos incluyen mejorar la apropiacin local de las tecnologas solares, el tejido de sistemas solares por fuera de la red en las polticas de cambio climtico y en los objetivos para reducir las emisiones globales, y ampliar la produccin de tecnologas para reducir los costos de capital.

En el fondo, la expansin de la energa solar hacia los pobres depender de una mezcla de mejoras cientficas, iniciativas de poltica y accin colectiva para luchar contra el cambio climtico y la carencia de electricidad.

David J. Grimshaw es jefe del programa internacional en nuevas tecnologas de Accin Prctica e investigador principal en tecnologas emergentes del Departamento para el Desarrollo Internacional del Reino Unido.

Sian Lewis es editor comisionado de SciDev.Net.

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