La generación distribuida con sistemas fotovoltaicos conectados a la red eléctrica viene ocupando cada vez más espacio en las discusiones sobre la inserción de las energías renovables en la matriz eléctrica del Perú. El uso de estos sistemas viene teniendo experiencias de gran crecimiento en varios países con climas muy variados y extremos. Este crecimiento permitió una reducción significativa en el costo de producción de la energía eléctrica originado por la generación fotovoltaica, lo que convierte a la generación distribuida con pequeños sistemas fotovoltaicos en una alternativa energética competitiva, confiable y segura para el proveer de energía eléctrica no solamente en localidades aisladas y dispersas de la red eléctrica convencional, sino también en regiones urbanas, a través de los denominados Sistemas Fotovoltaicos Conectados a la Red Eléctrica (SFCR). A pesar de las ventajas mencionadas de esta tecnología, el Perú no tiene mucha experiencia en la aplicación de SFCR. Una de las principales barreras para el uso de esta tecnología era su costo elevado. Pero, esa barrera se está desapareciendo, ya que es real la reducción del costo de los diversos componentes del sistema.     https://t.ly/MO9g

Los SFCR se presentan, en la actualidad, como una alternativa para el desarrollo de sistemas de generación de energía eléctrica renovable y limpia. El empleo de este tipo de sistemas para abastecer la demanda de energía eléctrica en el mundo crece a una tasa anual de 25%. Un claro ejemplo de esto es el caso de Alemania, que instaló un total de 7,406 mw de generación fotovoltaica solamente durante el 2010, sumando una capacidad de generación fotovoltaica mundial de 50 gw a fines del 2010 (REN21, 2011). También, existe un continuo crecimiento del uso de SFCR para abastecimiento de energía eléctrica en países como España, China, Japón, Estados Unidos; y, en Latinoamérica, México, Perú, Brasil, entre otros (IEA, 2010).

Los SFCR, cuya potencia instalada supera 100 kw, son denominados comúnmente como sistemas de generación centralizada, mientras que los sistemas cuya capacidad de generación se encuentra por debajo de este valor se denominan de generación distribuida (GD) (IEA, 2010). La ventaja del empleo de SFCR para implementar GD, frente a los sistemas convencionales de generación de energía eléctrica, radica en que pueden ser instalados en puntos estratégicos de la red de baja tensión (BT), donde los picos de demanda superan la capacidad de suministro, ocasionando distorsión en sus parámetros, sobrecarga de las líneas de distribución, disminución en los niveles de tensión, etc. Estos SFCR de generación distribuida están ganando bastante terreno, especialmente porque pueden ser instalados en los techos de edificaciones sencillas, lo cual permite abastecer al usuario y, luego, inyectar energía sobrante a la red. La discusión sobre inyectar energía a la red por parte de los usuarios recién comienza en nuestro país, mientras que en otros ya está legislado, debido a las políticas de masificación del uso de energía renovable.

El problema, sin embargo, es que los equipos y sistemas SFCR que se encuentran en el mercado no se encuentran adecuadamente configurados para las distintas condiciones de cada región, lo cual impide que se maximice la generación de energía. Más aún, en territorios como el Altiplano Sur, donde las condiciones ambientales son extremas y junto a la radiación son especialmente interesantes para esta tecnología, pero no se tienen estudios sobre la caracterización de los diferentes parámetros que influyen en la generación eficiente de energía al usar SFCR. En ese sentido, el presente proyecto es de especial importancia, puesto que, al finalizar el mismo, se obtendrá información validada científicamente sobre las diferentes condiciones del Altiplano en distintos periodos de tiempo, donde se tenga la óptima combinación de parámetros que permitan maximizar la generación de energía.

Por otro lado, el desarrollar el proyecto en el Altiplano tiene un componente social más que importante, debido a que todo el territorio posee condiciones similares. En un área de 100,000 km², viven aproximadamente 5 millones de personas (entre Perú, Bolivia, Chile y Argentina), lo cual hará posible tener las herramientas base para definir políticas de masificación del uso de energías renovables.

En el presente proyecto, se destaca la importancia de desarrollar y operar sistemas fotovoltaicos aislados y conectados a la red en condiciones extremas, en zonas altiplánicas, teniendo en cuenta la tendencia de crecimiento de los SFCR. Estudios como el propuesto se convierten en una necesidad, puesto que el Ministerio de Energía y Minas piensa establecer la normatividad correspondiente de la conexión a la red eléctrica de sistemas de microgeneración y minigeneración para que esta tecnología sea incentivada en el país.

Vale resaltar que el país tiene condiciones favorables para la implementación de proyectos de esta naturaleza, pero falta desarrollar y caracterizar estos sistemas y sus componentes en diferentes condiciones, como, por ejemplo, las extremas de la región Altiplánica.

Lo que se pretende con este proyecto es desarrollar y operar sistemas fotovoltaicos aislados y conectados a la red eléctrica, lo cual permitirá evaluar experimentalmente y comparativamente las ventajas, desventajas, particularidades, de las tecnologías string, microinversor y conversor CC-CC, expuestos a condiciones extremas en el Altiplano peruano.

Asimismo, el proyecto se logra justificar desde diferentes niveles. En primer lugar, se encuentra el nivel científico:

• Permitirá construir conocimiento científico de la aplicación de sistemas fotovoltaicos en la región altiplánica.
• Otorgará las herramientas necesarias para la producción de conocimiento en el área de generación eléctrica fotovoltaica inyectada a la red, de manera que con los datos experimentales se consigan publicaciones en revistas indexadas.
• Formación y fortalecimiento del grupo de investigación en energías renovables de la UNAJ – fUNAP.

En segundo lugar, se halla el nivel de infraestructura:

• Mejorar la estructura de tecnología en sistemas fotovoltaicos en la Escuela Profesional de Ingeniería en Energías Renovables de la Universidad Nacional de Juliaca y fortalecer las capacidades de estudiantes, egresados y docentes.
• Constitución de laboratorios de investigación, como los de control de calidad de energía y energías fotovoltaicas.

En tercer lugar, se tiene el nivel de internacionalización científica:

• Fortalecer las alianzas con la Universidad Nacional del Altiplano, Universidad de Bristol, Universidade de Pará – Brasil, Universidade de Sáo Paolo – Brasil, para mejorar los estudios experimentales y generar conocimiento mediante artículos científicos correspondientes al área de sistemas fotovoltaicos en sistemas aislados y conectados a la red.

En quinto lugar, está el nivel del Estado:

• Con la información experimental a desarrollar en el proyecto, se definirá un modelo prototipo que podrá ser replicado en otras regiones del país, de manera que se permita determinar el comportamiento de estos sistemas de generación eléctrica fotovoltaica, lo que permitirá ayudar a la formulación de la normatividad y legalización de los SFCR en el Perú.

Finalmente, se ubica el nivel de la sociedad:

El conocer de manera científica las diferentes condiciones de operación, que maximicen la generación de energía fotovoltaica para que sea inyectada a la red, hará posible tener las herramientas suficientes para definir políticas de masificación a nivel social, considerando que estos equipos son cada vez más económicos y aprovechando las condiciones climáticas del Altiplano, la generación de energía fotovoltaica se convierte en una solución adecuada para la mejora de vida de las personas. Con el proyecto, se constituirán las bases científicas que faciliten esta masificación.

Modalidad de proyecto: Proyecto de investigación avanzado

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

La conformación mínima es la siguiente:

• Un investigador principal
• Un coinvestigador
• Un tesista de posgrado
• Un gestor tecnológico
• Un coordinador administrativo

Tipo de proyecto: Investigación aplicada

Subsector: Energía

Sector: General

Lugar de ejecución del proyecto: Puno

Fecha de inicio: 01/11/2018

Fecha de cierre: 01/11/2020

Plazo de ejecución (meses): 24

Objetivo principal

Desarrollar y operar experimentalmente las tecnologías con sistemas fotovoltaicos aislados y conectados a la red eléctrica (string, microinversor y conversor CC-CC) en condiciones extremas en la región altiplánica, de modo que se construya conocimiento científico de la aplicación de las diferentes tecnologías de sistemas fotovoltaicos, para obtener información que torne posible separar los mitos de la realidad en el que se refiere a operación de las diferentes configuraciones evaluadas. Cabe indicar que condiciones extremas a 3800 m.s.n.m. son las siguientes: alta radiación, altura sobre el nivel del mar y gradientes de temperatura.

Dentro de las principales contribuciones científicas y tecnológicas de la propuesta, se destacan:

1. Producción de datos experimentales inéditos que cubran parte de la laguna existente en lo que se refiere al conocimiento del uso de las tecnologías de sistemas aislados, SFCR y sus particularidades operacionales.
2. Formación de recursos humanos. Desarrollar trabajos de tesis a nivel de posgrado y pregrado, artículos técnicos y artículos científicos.
3. Formación de un grupo de investigación en sistemas fotovoltaicos, que desarrollará actividades de investigación, divulgación de resultados, capacitación y, a través del laboratorio, certificación de componentes de sistemas fotovoltaicos aislados y conectados a la red eléctrica.

Objetivo específico 1

Adquirir experiencias y aumentar dominio de conocimiento con nuevas topologías y/o configuraciones de los SFCR.

Objetivo específico 2

Crear una plataforma de monitoreo para la producción de datos experimentales y desarrollo de estudios SFCR en las condiciones climático-geográficas extremas del Altiplano Sur.

Objetivo específico 3

Analizar comparativamente la influencia de las pérdidas por limitación de potencia y las pérdidas totales en los diferentes inversores a emplear debido al cambio de condiciones de operación en la región altiplánica.

Objetivo específico 4

Determinar la configuración adecuada de operación que maximice la generación de energía inyectada a la red en las condiciones extremas del Altiplano Sur.

Institución responsable del proyecto

Universidad Nacional de Juliaca

RUC: 20448261272

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

Régimen: Público

Tipo de organización: Sin fines de lucro

Departamento: Puno

Provincia: San Román

Distrito: Juliaca

Dependencias: Escuela Profesional de Ingeniería en Energías Renovables

Instituciones asociadas

Universidade Federal do Pará

Tipo de entidad: Universidades extranjeras

Régimen: Público

País: Brasil

Ciudad: Pará

Universidad Nacional del Altiplano

RUC: 20145496170

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

Régimen: Público

País: Perú

Departamento: Puno

Provincia: Puno

Distrito: Puno

Universidad de Bristol

Tipo de entidad: Universidades extranjeras

Régimen: Público

País: Reino Unido

Ciudad: Bristol

Investigador principal

Nombres: Norman Jesus

Apellido paterno: Beltran

Apellido materno: Castañón

Grado académico: Doctorado

Nombre del grado académico: Doctor en Ingeniería de Producción

Entidad: Universidad Nacional de Juliaca

Dependencia: Escuela Profesional de Ingeniería en Energías Renovables

Coinvestigador

Nombres: Henry

Apellido paterno: Pizarro

Apellido materno: Viveros

Grado académico: Doctorado

Entidad: Universidad Nacional de Juliaca

Dependencia: Escuela Profesional de Ingeniería en Energías Renovables

Coinvestigador

Nombres: Reynaldo

Apellido paterno: Condori

Apellido materno: Yucra

Grado académico: Magíster

Entidad: Universidad Nacional de Juliaca

Dependencia: Escuela Profesional de Ingeniería en Energías Renovables

Coinvestigador

Nombres: Jose Manuel

Apellido paterno: Ramos

Apellido materno: Cutipa

Grado académico: Magíster

Entidad: Universidad Nacional del Altiplano

Dependencia: Programa Profesional de Ingeniería Mecánica Eléctrica

Coinvestigador

Nombres: Wilson

Apellido paterno: Macedo

Apellido materno: Negrao

Grado académico: Doctorado

Entidad: Universidade Federal do Pará

Dependencia: Grupo de Estudo e Desenvolvimento en Energia Alternativa – GEDEA

Coinvestigador

Nombres: Marcos André

Apellido paterno: Barros

Apellido materno: Galhardo

Grado académico: Doctorado

Entidad: Universidade Federal do Pará

Dependencia: Grupo de Estudo e Desenvolvimento en Energia Alternativa – GEDEA

Coinvestigador

Nombres: Sam

Apellido paterno: Williamson

Grado académico: Doctorado

Entidad: Universidad de Bristol

Dependencia: Electrical Energy Management Group

Tesista

Nombres: Tesista no identificado

Apellido paterno: Tesista no identificado

Apellido materno: Tesista no identificado

Tipo de tesis: Licenciatura

Entidad: Universidad Nacional de Juliaca

Tesista

Nombres: Tesista no identificado

Apellido paterno: Tesista no identificado

Apellido materno: Tesista no identificado

Tipo de tesis: Licenciatura

Entidad: Universidad Nacional de Juliaca

Tesista

Nombres: Elmer Rodrigo

Apellido paterno: Aquino

Apellido materno: Larico

Tipo de tesis: Doctorado

Entidad: Universidad Nacional del Altiplano

Tesista

Nombres: Saul

Apellido paterno: Huaquipaco

Apellido materno: Encinas

Tipo de tesis: Doctorado

Entidad: Universidad Nacional del Altiplano

Gestor tecnológico

Nombres: Gestor tecnológico no identificado

Apellido paterno: Gestor tecnológico no identificado

Apellido materno: Gestor tecnológico no identificado

Entidad: Universidad Nacional de Juliaca

Coordinador administrativo

Nombres: Gestor administrativo no identificado

Apellidos: Gestor administrativo no identificado

Entidad: Universidad Nacional de Juliaca

Técnico

Nombres: Técnico no identificado

Apellidos: Técnico no identificado

Entidad: Universidad Nacional de Juliaca

Técnico

Nombres: Técnico no identificado

Apellidos: Técnico no identificado

Entidad: Universidad Nacional de Juliaca

Asistente de investigación

Nombres: Juvenal Alcides

Apellidos: Humpiri Pari

Entidad: Universidad Nacional de Juliaca

Asistente de investigación

Nombres: Mailson

Apellidos: Teles Borges

Entidad: Universidade Federal do Pará

Asistente de investigación

Nombres: Marinaldo

Apellidos: Rodrigues

Entidad: Universidade Federal do Pará

Asistente de investigación

Nombres: Pedro

Apellidos: Ferreira Torres

Entidad: Universidade Federal do Pará

Asistente de investigación

Nombres: Jose

Apellidos: Arimateia

Entidad: Universidade Federal do Pará

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.