Actualmente, el Gobierno peruano está preparando una reforma de la política energética nacional que permita incrementar el porcentaje de energía renovable a la producción energética del país. El mercado ofrece múltiples productos comerciales de diferentes tecnologías fotovoltaicas (FV). Sin embargo, aún no existen estudios científicos sobre el verdadero comportamiento particular de cada una de estas en el país, considerando sus diversos climas. Cada año nuevas tecnologías de mayor eficiencia y menor costo entran al mercado FV. En este sentido, las universidades de las regiones de Lima (PUCP y UNI), Arequipa (UNSA), Tacna (UNJBG), Puno (UNAJ) y Amazonas (UNTRM) investigarán en conjunto el rendimiento energético y técnico-socioeconómico de sistemas de nuevas tecnologías FV. Este proyecto busca estudiarlas y evaluarlas bajo las condiciones climáticas en el lugar de estudio. Los estudios en aspectos de rendimiento energético también facilitarán la identificación de efectos de degradación. La investigación se realizará a nivel de sistema FV conectado a la red para estudios de rendimiento energético y de modelamiento para la predicción de la producción energética. Estos serán acompañados por estudios a nivel de módulos para la investigación de las propiedades fundamentales de las diferentes tecnologías y cómo son afectadas por las variables meteorológicas. Finalmente, a partir de los resultados energéticos, se realizará un estudio de los potenciales impactos técnico-socioeconómicos, así como de los beneficios medioambientales que generaría la intervención FV en el lugar de estudio con cada tecnología. Mediante las herramientas de simulación y análisis de datos que se desarrollen, se realizará una estimación de la energía eléctrica generada, así como un estudio de rentabilidad económica.

La tecnología fotovoltaica es la técnica de generación de energía eléctrica renovable que mayor tasa de crecimiento ha presentado en la última década. Sus precios actuales de producción le permiten competir en igualdad de condiciones con cualquier otra tecnología, incluso con las denominadas “convencionales”, lo cual abre un potencial atractivo en países afortunados y de latitudes soleadas como el Perú. Son muchos los centros de investigación mundiales y los fabricantes de módulos fotovoltaicos dedicados a la investigación y desarrollo de nuevos procesos tecnológicos de fabricación con el propósito de ofrecer productos con mejor desempeño y bajo costo, ahora ya disponibles comercialmente; desgraciadamente, existe un desconocimiento total acerca de su funcionamiento en condiciones reales de operación en nuestro país, ya que aún no han sido ni investigados ni instalados por empresas del sector energético. Una correcta inclusión de estas tecnologías emergentes en el tejido productivo nacional exige un estudio previo.

El potencial de la energía solar FV en las diversas regiones del Perú aún no se ha investigado cuantitativamente y por ende es subestimado, particularmente, en la región de Lima, donde existe el mayor potencial de integración FV para la generación distribuida. Además, el Perú cuenta con diferentes regiones en las zonas andinas y otras zonas costeras, particularmente en el norte y el sur, que reciben una enorme cantidad de energía solar durante todo el año, donde la irradiancia compite con los niveles más altos del mundo (en particular con Atacama). Cabe mencionar que a lo largo de un año la irradiancia que cae en el Perú es casi dos veces mayor que la que incide en países como Alemania, Francia e Inglaterra. Países que durante la última década implementaron la energía fotovoltaica en sus redes nacionales de distribución y que hoy en día posee precios competitivos con las de fuentes de energía convencionales.

Este proyecto busca investigar, cuantificar y analizar el potencial de la energía fotovoltaica en las diferentes regiones climáticas del Perú y de las tecnologías apropiadas para cada región. Se espera encontrar que la producción de energía FV, así como su rendimiento energético y económico, es competitiva con fuentes no renovables en las distintas regiones. Como antecedente, se toma un estudio con objetivos semejantes realizado por la Universidad de Jaén (UJA), España (Muñoz-Cerón, Lomas, Aguilera, & de la Casa, 2018), cuyos investigadores forman parte del equipo de investigadores de este proyecto propuesto.

Desde la última década, la energía solar FV es la tecnología que ha tenido mayor tasa de crecimiento a nivel mundial. En 2016, se convirtió en la fuente de energía más económica en los Emiratos Árabes y, en 2017, de la India. Actualmente ese desarrollo está llegando también a los demás países que comparten similares condiciones meteorológicas, como Perú y Chile. La importancia de la investigación de tecnologías FV también para países latinoamericanos se ve reflejada con el lanzamiento del proyecto “AtamosTec” (http://www.comitesolar.cl/lanzamientode-atamos-tec-consorcio-publico-privado-busca-desarrollo-de-tecnologias-solares-en-chile/) en enero de 2018 bajo la subvención de la industria y el gobierno chileno, donde se inició un estudio a gran escala que buscó estudiar y adaptar las tecnologías FV óptimas para ser utilizadas en el Desierto de Atacama.

De este modo, el proyecto que se propone también busca realizar un estudio del rendimiento de diferentes tecnologías fotovoltaicas, pero adaptadas para las diferentes zonas climáticas del Perú, las que cuentan con altos niveles de irradiancia y un enorme potencial para la energía solar fotovoltaica. El estudio del comportamiento y rendimiento de diferentes tecnologías FV servirán como respaldo para futuras instalaciones en el Perú. Los resultados obtenidos se divulgarán al sector energético, así como a la comunidad política, industrial y urbana y ayudarán con la elección del tipo de tecnología más pertinente, considerando las condiciones climatológicas. El impacto positivo ambiental de la tecnología FV es bien conocido. Estudios de este tipo, motivan a la concientización del uso de tecnologías limpias, para un futuro sostenible mediante la mitigación de los impactos ambientales de las actividades minera, petrolera, industrial y urbana. Actualmente, el gobierno peruano está preparando una reforma de la política energética nacional que permita incrementar el porcentaje de energía renovable en la matriz energética del país con sistemas aislados y conectados a la red en el futuro (https://www.pvtech.org/news/peru-preparing-energy-reform-to-suite-renewables-minister). Se predice que, en los siguientes años, nuevas tecnologías FV, de mayor eficiencia y menor costo/watt-pico, tendrán mayor impacto al mercado FV. Entre estas tecnologías se encuentran las siguientes: Passivated Emitter and Rear Cell (PERC), Heterojuntion with Intrinsic Thin layer (HIT) Solar Cell y Copper indium gallium selenide (CIGS) Solar Cells. En el Perú, aún no existen estudios científicos sobre el verdadero comportamiento particular de cada una de estas tecnologías considerando los diversos climas.

Con el proyecto antecedente, Emergiendo con el Sol, la UNI y la UJA, en colaboración con universidades peruanas, iniciaron la primera campaña experimental en el Perú para investigar el potencial FV del país. Este proyecto investigó el comportamiento de las tecnologías convencionales que actualmente dominan el mercado FV, los módulos de silicio cristalino a base de Al-Back Surface Field (BSF) solar cells. Esta nueva propuesta busca incrementar los impactos del proyecto antecedente. La PUCP, en conjunto con las entidades asociadas, busca investigar las tecnologías emergentes, que en el futuro cercano también ingresarán no solo al mercado peruano, sino también al latino-americano. A nivel investigativo, esto permitirá entender los efectos que tiene la diversidad climática del Perú al rendimiento energético de los sistemas FV.

Finalmente, los beneficios de esta investigación no serían solo de carácter científico, también redundaría en el tejido productivo del país, ya que posibilitaría que las empresas peruanas pudieran seleccionar la tecnología adecuada de módulos FV a instalar en el lugar respectivo. Así, el proyecto propuesto contribuirá con la consolidación de una base tecnológica para el futuro desarrollo de una estrategia nacional para la diseminación masiva de tecnologías FV de generación de energía renovable en el Perú.

Modalidad de proyecto: Proyecto de investigación multidisciplinario

Son propuestas de investigación aplicada o desarrollo tecnológico con objetivos y actividades multidisciplinarias. Participan, por lo menos, dos grupos de investigación de diversas disciplinas, ya sea de la misma o diferente entidad.

Los proyectos deben ser presentados de manera asociativa (con una o más entidades asociadas).

La conformación mínima es la siguiente:

• Un investigador principal
• Dos coinvestigadores (uno por cada grupo de investigación)
• Dos tesistas de posgrado
• Un gestor tecnológico
• Un coordinador administrativo

Nota: se debe contar con la participación de, por lo menos, un investigador de una institución proveniente de alguna región del interior del país.

Tipo de proyecto: Investigación aplicada

Subsector: Energía

Sector: General

Lugar de ejecución del proyecto: Amazonas – San Martín

Fecha de inicio: 03/12/2018

Fecha de cierre: 03/12/2021

Plazo de ejecución (meses): 36

Objetivo Principal

El objetivo principal persigue realizar el conjunto de investigaciones que permitan una correcta caracterización energética y de operación en condiciones reales de funcionamiento de las nuevas tecnologías fotovoltaicas (FV) de última generación ofertadas en el mercado mundial bajo las diversas condiciones climáticas del Perú. Con el propósito de obtener resultados de interés para las empresas del sector energético y para la sociedad peruana en general, se evaluarán sistemas FV conectados a redes de, como mínimo, 3 diferentes tecnologías emergentes comerciales (PERC, HIT y una de capa delgada CIGS). Para todos los nuevos sistemas implementados se estudiará su rendimiento energético atendiendo a las normas fijadas por la Comisión Electrotécnica Internacional, por lo que será necesario que los sistemas se encuentren correctamente instrumentalizados. Los datos obtenidos permitirán obtener resultados concluyentes de operación bajo las condiciones meteorológicas locales de las regiones de Lima, Arequipa, Tacna, Puno y Amazonas, las cuales se consideran una representativas de la diversidad climática del Perú. Para una correcta comparación de los resultados, se plantean configuraciones multi-string desde el punto de vista de la conversión e inyección a la red eléctrica. Para la evaluación de su operación, se tomará en cuenta cómo son afectadas por las variables meteorológicas de irradiancia, temperatura, entre otras, así como los efectos de degradación de los mismos.

Finalmente, a partir de los resultados energéticos, se realizará un estudio de los potenciales impactos técnico-socioeconómicos, así como de los beneficios medioambientales que generaría la intervención FV en el lugar de estudio con cada tecnología. Mediante las herramientas de simulación y análisis de datos que se desarrollen, se realizará una estimación de la energía eléctrica generada, así como un estudio de rentabilidad económica.

Objetivo específico 1

Instalación y ampliación de sistemas fotovoltaicos con monitoreo por nuevas tecnologías tipo PERC, HIT y CIGS en los lugares a estudio

Objetivo específico 2

Análisis, modelamiento y evaluación del rendimiento energético de los sistemas fotovoltaicos instalados en los lugares de estudio

Objetivo específico 3

Estudio de los potenciales impactos sociales y técnico-económicos, y los beneficios medioambientales que generaría la intervención FV en el lugar a estudio.

Institución responsable del proyecto

Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP)

RUC: 20155945860

Tipo de entidad: Universidades que se encuentren licenciadas o en proceso de licenciamiento por la SUNEDU

Régimen: Privado

Tipo de organización: Sin fines de lucro

Departamento: Lima

Provincia: Lima

Distrito: San Miguel

Dependencias: Grupo de Ciencia de Materiales y Energías Renovables (MatER-PUCP), Sección Física, Departamento Académico de Ciencias; Grupo de Innovación en Tecnología Energética y Ambiental (Gi-TEAM-PUCP), Sección Ingeniería Mecánica, Departamento de Ingeniería; Centro de Caracterización de Materiales (CAM-PUCP)

Instituciones asociadas

Universidad Nacional de Ingeniería (UNI)

RUC: 20169004359

Tipo de entidad: Universidades que se encuentren licenciadas o en proceso de licenciamiento por la SUNEDU

Régimen: Público

País: Perú

Departamento: Lima

Provincia: Lima

Distrito: Rímac

Universidad Nacional de San Agustín (UNSA) de Arequipa

RUC: 20163646499

Tipo de entidad: Universidades que se encuentren licenciadas o en proceso de licenciamiento por la SUNEDU

Régimen: Público

País: Perú

Departamento: Arequipa

Provincia: Arequipa

Distrito: Arequipa

Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann (UNJBG) de Tacna

RUC: 20147796634

Tipo de entidad: Universidades que se encuentren licenciadas o en proceso de licenciamiento por la SUNEDU

Régimen: Público

País: Perú

Departamento: Tacna

Provincia: Tacna

Distrito: Tacna

Universidad Nacional de Juliaca (UNAJ)

RUC: 20448261272

Tipo de entidad: Universidades que se encuentren licenciadas o en proceso de licenciamiento por la SUNEDU

Régimen: Público

País: Perú

Departamento: Puno

Provincia: San Román

Distrito: Juliaca

Universidad Nacional Toribio Rodríguez de Mendoza (UNTRM) de Amazonas

RUC: 20479393568

Tipo de entidad: Universidades que se encuentren licenciadas o en proceso de licenciamiento por la SUNEDU

Régimen: Público

País: Perú

Departamento: Amazonas

Provincia: Chachapoyas

Distrito: Chachapoyas

CITEenergía – Silicon Technology

RUC: 20501462862

Tipo de entidad: Centros de Innovación Productiva y Transferencia Tecnológica (CITEs) públicos o privados.

Régimen: Privado

País: Perú

Departamento: Lima

Provincia: Lima

Distrito: Los Olivos

Universidad de Jaén (UJA)

Tipo de entidad: Universidades extranjeras

Régimen: Público

País: España

Ciudad: Jaén

Investigador Principal

Nombres: Jan Amaru

Apellido paterno: Palomino

Apellido materno: Tofflinger

Grado académico: Doctorado

Nombre del grado académico: –

Entidad: Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP)

Dependencia: Grupo de Ciencia de Materiales y Energías Renovables (MatER-PUCP), Sección Física, Departamento Académico de Ciencias

Coinvestigadores

Nombres: Luis Ricardo

Apellido paterno: Chirinos

Apellido materno: García

Grado académico: Doctorado

Entidad: Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP)

Dependencia: Grupo de Innovación en Tecnología Energética y Ambiental (Gi-TEAM-PUCP), Sección Ingeniería Mecánica, Departamento de Ingeniería

Nombres: Rolf

Apellido paterno: Grieseler

Apellido materno: –

Grado académico: Doctorado

Entidad: Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP)

Dependencia: Grupo de Ciencia de Materiales y Energías Renovables (MatER-PUCP), Sección Física, Departamento Académico de

Ciencias

Nombres: Jorge Andrés

Apellido paterno: Guerra

Apellido materno: Torre

Grado académico: Doctorado

Entidad: Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP)

Dependencia: Grupo de Ciencia de Materiales y Energías Renovables (MatER-PUCP), Sección Física, Departamento: Académico de

Ciencias

Nombres: Rafael Leonardo

Apellido paterno: Espinoza

Apellido materno: Paredes

Grado académico: Magister

Entidad: Universidad Nacional de Ingeniería (UNI)

Dependencia: Centro de Energías Renovables (CER-UNI)

Nombres: Mónica Marcela

Apellido paterno: Gómez

Apellido materno: León

Grado académico: Doctorado

Entidad: Universidad Nacional de Ingeniería (UNI)

Dependencia: Facultad de Ciencias (FC)

Nombres: Manfred Josef

Apellido paterno: Horn

Apellido materno: Mutschler

Grado académico: Doctorado

Entidad: Universidad Nacional de Ingeniería (UNI)

Dependencia: Facultad de Ciencias (FC)

Nombres: Juan

Apellido paterno: De la Casa

Apellido materno: Higueras

Grado académico: Doctorado

Entidad: Universidad de Jaén (UJA)

Dependencia: Centro de Estudios Avanzados en Energía y Medio Ambiente (CEAEMA), Grupo de Investigación y Desarrollo en Energía

Solar y Automática (IDEA)

Nombres: Emilio

Apellido paterno: Muñoz

Apellido materno: Cerón

Grado académico: Doctorado

Entidad: Universidad de Jaén (UJA)

Dependencia: Centro de Estudios Avanzados en Energía y Medio Ambiente (CEAEMA), Grupo de Investigación y Desarrollo en Energía

Solar y Automática (IDEA)

Nombres: Francisco Aurelio

Apellido paterno: Rumiche

Apellido materno: Zapata

Grado académico: Doctorado

Entidad: Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP)

Dependencia: Centro de Caracterización de Materiales (CAM-PUCP)

Nombres: Miguel Ángel

Apellido paterno: Barrena

Apellido materno: Gurbillon

Grado académico: Doctorado

Entidad: Universidad Nacional Toribio Rodríguez de Mendoza (UNTRM) de Amazonas

Dependencia: Facultad de Ingeniería Civil y Ambiental

Nombres: Juan Ernesto

Apellido paterno: Palo

Apellido materno: Tejada

Grado académico: Magister

Entidad: Universidad Nacional de San Agustín (UNSA) de Arequipa

Dependencia: Escuela Profesional de Física, Departamento: Académico de Física, Facultad de Ciencias Naturales y Formales

Nombres: Carlos Armando

Apellido paterno: Polo

Apellido materno: Bravo

Grado académico: Magister

Entidad: Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann (UNJBG) de Tacna

Dependencia: Centro de Energías Renovables Tacna (CERT), Facultad de Ciencias

Nombres: Norman Jesús

Apellido paterno: Beltrán

Apellido materno: Castañón

Grado académico: Doctorado

Entidad: Universidad Nacional de Juliaca (UNAJ)

Dependencia: Escuela de Ingeniería en Energías Renovables

Tesistas

Nombres: José Rubén

Apellido paterno: Angulo

Apellido materno: –

Tipo de tesis: Doctorado

Entidad: Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP)

Nombres: Luis Ángel

Apellido paterno: Conde

Apellido materno: –

Tipo de tesis: Doctorado

Entidad: Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP)

Nombres: Tesista no identificado 1

Apellido paterno: –

Apellido materno: –

Tipo de tesis: Doctorado

Entidad: Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP)

Nombres: Tesista no identificado 2

Apellido paterno: –

Apellido materno: –

Tipo de tesis: Doctorado

Entidad: Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP)

Nombres: Tesista no identificado 3

Apellido paterno: –

Apellido materno: –

Tipo de tesis: Doctorado

Entidad: Universidad Nacional de Ingeniería (UNI)

Nombres: Tesista no identificado 4

Apellido paterno: –

Apellido materno: –

Tipo de tesis: Doctorado

Entidad: Universidad Nacional de San Agustín (UNSA) de Arequipa

Gestor tecnológico

Nombres: Lizeth

Apellido paterno: López

Apellido materno: –

Entidad: Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP)

Coordinador administrativo

Nombres: Vilma

Apellido paterno: Cahuana

Apellido materno: Vásquez

Entidad: Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP)

Técnico

Nombres: Wilber Francisco

Apellidos: Aragonéz Román

Entidad: CITEenergía-Silicon Technology

Rubros financiables

• Recursos humanos (hasta 50% del monto financiado)

1. Incentivo monetario para el investigador principal y coinvestigadores: no debe sobrepasar el máximo de S/ 2,000 mensuales por investigador.
2. Pago a los tesistas: no debe sobrepasar el máximo de S/ 1,500 mensuales por tesista.
3. Pago al personal técnico o asistente de investigación: no debe sobrepasar el máximo de S/ 1,000 mensuales por técnico.
4. Honorarios o incentivos para un gestor tecnológico: no debe de sobrepasar el máximo de S/. 1,500 mensuales.

• Equipos y bienes duraderos (hasta 20% del monto financiado)

Corresponde a la adquisición de equipos menores para el proyecto de investigación.

• Materiales e insumos

1. Materiales, insumos, reactivos, accesorios, componentes electrónicos o mecánicos, bienes no inventariables.
2. Material bibliográfico, tales como manuales, bases de datos, libros especializados, otros, y/o suscripciones a redes de información (en físico o electrónico).
3. Software especializado para el desarrollo de los proyectos de investigación.

• Viajes

Corresponde a los gastos de viajes relacionados a actividades propias del proyecto de investigación.

Los gastos que aplican para este rubro son los siguientes:

1. Pasajes: terrestres, aéreos, nacionales e internacionales, en clase económica.
2. Viáticos: comprenden los gastos por concepto de alimentación, hospedaje y movilidad (hacia y desde el lugar de embarque), así como el desplazamiento en el lugar donde se realizan las actividades. El concepto de viáticos es aplicable para estancias cuya duración sea menor a los quince (15) días calendario, considerando los topes máximos diarios detallados en el Anexo 2.
3. Manutención: comprenden los gastos de alojamiento, alimentación y movilidad local durante su permanencia en el lugar sede del objeto del beneficio otorgado, o desplazamientos relacionados con el mismo. El concepto de manutención es aplicable siempre que se trate de una estancia cuya duración sea mayor o igual a quince (15) días calendario, considerando los topes máximos diarios detallados en la convocatoria.
4. Seguro de viaje: el seguro es de carácter obligatorio y su valor debe estar de acuerdo al precio de mercado. La cobertura típicamente incluye gastos médicos de emergencia, muerte accidental, invalidez e imprevistos logísticos durante el viaje (retraso de vuelos, demora o pérdida de equipaje, robos, etc.). El precio del seguro puede variar en función a la edad, duración del viaje y el destino. Se puede financiar hasta un máximo de S/ 2,000.

• Servicios de no consultoría.

Corresponde a los gastos de contratación de personas naturales o jurídicas para la ejecución de actividades de índole técnica especializada, consideradas como críticas para lograr el buen resultado del proyecto de investigación: servicios de laboratorio, colección de datos, procesamiento de muestras, análisis y diseño.

• Otros servicios

Corresponde a los gastos de contratación de personas naturales o jurídicas para la ejecución de actividades complementarias del proyecto de investigación, tales como:

1. Actividades de difusión:

1. Gastos de organización de taller de cierre del proyecto.
2. Costo de publicación de artículos en revistas indizadas.

• Costo de inscripción para participar en eventos o para discutir los resultados con personal interesado o calificado.

1. Actividades complementarias de la investigación:

1. Gastos de importación y desaduanaje de materiales, insumos o equipos relacionados al proyecto de investigación que se adquieran en el extranjero.
2. Gastos relacionados a la obtención del título o grado.

• Gastos relacionados a la solicitud de patentes.

1. Gastos de mantenimiento correctivo para los equipos adquiridos u otro equipo de laboratorio que deba usarse en el proyecto.

• Gastos de gestión (hasta 10% del monto financiado)

Corresponde al incentivo monetario para el coordinador administrativo, útiles de oficina y servicios de imprenta.