Caso de Estudio: Energía Solar Fotovoltaica para Escuelas Rurales en Neuquén, Argentina

Introducción

Este caso de estudio, realizado en 1994, se centra en la electrificación de una escuela rural en la provincia de Neuquén, Argentina, utilizando un sistema fotovoltaico independiente (off-grid). El análisis de viabilidad financiera y técnica se llevó a cabo utilizando el software RETScreen, que permite modelar y evaluar proyectos de energía renovable, como los sistemas fotovoltaicos, para determinar su rentabilidad y sostenibilidad a largo plazo. Este enfoque integral ayuda a los ingenieros y responsables del proyecto a tomar decisiones informadas sobre la mejor opción energética para comunidades remotas.

Descripción del Caso

Una empresa de energía pública local, implementó un programa de electrificación para escuelas rurales en la provincia de Neuquén, ubicada en la región montañosa de la Patagonia, Argentina. Dado que las escuelas están alejadas de la red eléctrica, las principales opciones de suministro de energía consideradas fueron generadores diésel y sistemas fotovoltaicos (PV).

La comunidad escolar está conformada por aulas y un apartamento para un maestro visitante. La escuela enfrenta un clima extremadamente variable, con veranos calurosos y secos, y inviernos fríos con fuertes nevadas. Durante el invierno, las instalaciones permanecen cerradas debido a las dificultades de acceso.

Información Técnica

El sistema fotovoltaico (PV) propuesto consistió en módulos fotovoltaicos policrostales de 50 Wp importados de BP Solar. El diseño contempló una autonomía de seis días debido a las condiciones climáticas de la zona, que incluyen períodos prolongados de nubosidad y nieve. Para cubrir las cargas eléctricas, el sistema incluía ocho módulos solares, totalizando 408 W, y siete baterías de plomo-ácido de 12 V y 110 Ah. La carga eléctrica de la escuela incluía iluminación, teléfono por radio, televisión, VCR y un reproductor de radio-cassette, donde las luces y el teléfono utilizan energía en corriente continua (DC) y el resto de los equipos utilizan corriente alterna (AC).

La autonomía del sistema, de seis días, se diseñó para contrarrestar las inclemencias del clima, especialmente las largas horas de nubosidad. Para la instalación, se utilizaron inversores modificados de 250 W con ondas cuadradas, adecuados para este tipo de aplicaciones. Los costos de transporte e instalación fueron asumidos por EPEN, que también se encargó de la capacitación sobre el mantenimiento de los sistemas.

Información Financiera

El análisis financiero para este proyecto, realizado en un período de 25 años, incluyó varias consideraciones clave:

1. Costo de los módulos fotovoltaicos: Los módulos solares fueron importados a la ciudad de Neuquén con un costo de US$ 8,000 por kWp, con un IVA reducido del 10.5% debido a su uso en energías renovables (el IVA estándar es del 21%). La tasa de cambio de referencia fue 1 ARS = US$ 1 (pre-devaluación de 2002).

2. Costo de los generadores diésel: El costo estimado de un generador diésel de 2.5-3 kW, adecuado para la carga de la escuela, era de ARS 3,200 (con IVA del 21%). Aunque el generador era sobrado para la pequeña carga de la escuela, operaría con una baja carga del 10-20%, lo que resulta en un alto costo de combustible (alrededor de 1.5 L/kWh) y en costos elevados de mantenimiento.

3. Baterías y mantenimiento: Las baterías de plomo-ácido para el sistema fotovoltaico se reemplazarían cada tres años, con un costo adicional para el transporte y la mano de obra. El costo estimado de mantenimiento anual de los generadores diésel es de ARS 500, debido a la falta de experiencia de los operadores y las difíciles condiciones de operación.

4. Costos operativos: El costo de combustible para los generadores diésel es aproximadamente ARS 0.5/L en las ciudades, pero en áreas rurales, el precio es un 50% más caro debido a la lejanía de las estaciones de servicio.

5. Descuentos y ajustes: Se aplicaron un 5% de aumento anual en los costos del combustible, una inflación de 2.5% y una tasa de descuento del 9% para evaluar la viabilidad financiera a largo plazo.

Resultados

El sistema fotovoltaico (PV) resultó ser una opción más rentable y confiable a largo plazo en comparación con los generadores diésel. Los sistemas PV operaron con mayor eficacia y confiabilidad, mientras que los generadores, debido a su alto costo de operación, mantenimiento y baja eficiencia (por operar a una baja carga), no representaron una solución viable.

Lecciones Aprendidas:

1. Mantenimiento: Aunque el mantenimiento de los sistemas fotovoltaicos es esencial, los costos y la gestión de mantenimiento son significativamente menores que los de los generadores diésel.

2. Impacto en la educación: La electrificación de la escuela con energía solar mejoró notablemente las condiciones de enseñanza y permitió el uso de tecnologías modernas como computadoras, radios, televisores y otros equipos educativos, mejorando la calidad educativa en la zona rural.

3. Adaptabilidad y expansión: Los sistemas fotovoltaicos, que inicialmente se implementaron en las escuelas rurales, han comenzado a extenderse a aplicaciones residenciales en la región, demostrando la viabilidad de la tecnología en comunidades alejadas de la red eléctrica.

Conclusión

El análisis realizado con el software RETScreen demuestra que los sistemas fotovoltaicos ofrecen una solución viable, rentable y sostenible para la electrificación de escuelas rurales en zonas remotas de Argentina. A pesar de la inversión inicial, los beneficios económicos y operativos a largo plazo superan ampliamente los costos, haciendo de la energía solar fotovoltaica una opción más confiable frente a los generadores diésel tradicionales. RETScreen ha sido una herramienta clave en la evaluación técnica y financiera de este proyecto, ayudando a determinar que la energía solar es una solución eficaz para estas comunidades alejadas de la red eléctrica.

Referencia: Caso de uso “Power | Storage | Off-grid - Photovoltaic - School - 0.4 kW / Argentina” RETSCreen Expert