Bajando costes en Mini-grids híbridos para electrificación rural (1ª PARTE)

El problema de la electrificación en el medio rural

El acceso a la electricidad es una condición básica para las personas que viven en el medio rural,. Pesea a ello, y especialmente en países con un grado de electrificación aún reducido, se trata de un problema no resuelto. Como hemos venido sosteniendo en muchos otros artículos (ver Generación Distribuida), el sistema convencional de distribución no es práctico en muchas regiones, nos referimos en particular a territorios extensos donde la población vive diseminada.

Actualmente aproximadamente 1.500 millones de personas en el mundo no tienen acceso a la electricidad en sus viviendas. Se estima que aproximadamente el 80 % de estas personas viven en áreas rurales; y la mayoría tienen escasas posibilidades de ganar acceso a la electricidad en el futuro próximo. El problema es especialmente serio en África subsahariana donde la tasa de electrificación es tan solo del 28.5 %. Una tasa tan baja impide cualquier opción al desarrollo.

Las personas que viven sin electricidad son tantas como 76,6 millones en Nigeria, 26,9 millones en Sudán, 18,6 millones en Mozambique, 14,2 millones en Camerún...

Hay tres principios básicos a tener en cuenta para llevar electricidad a lugares remotos:

Una primera opción es simplemente extender las redes de distribución nacionales. En muchos países, sin embargo, extender la red nacional puede ser extremadamente costoso. Los altos costes de extender las líneas de transmisión hacen que estos proyectos no sean factibles. El terreno también incrementa los costes de expansión significativamente. Las áreas montañosas con difícil acceso para la maquinaria requieren más tiempo y recursos para instalar líneas de transmisión. Un tercer factor, el tamaño de la demanda, determina el coste por kWh de la expansión de la red. Es necesaria una masa crítica para que un proyecto sea viable. Las áreas rurales son generalmente pequeñas en tamaño y su uso de energía limitado. En casos donde no hay acceso a la electricidad, la demanda potencial debe calcularse con precisión. Las áreas rurales son generalmente pequeñas en tamaño y su uso de energía es limitado.

Otra cuestión importante es que entre países varían mucho los costes de ampliación de las redes de distribución. Vemos a continuación una comparativa entre países (costes de electrificación por kilómetro) y comprobamos que los costes de materiales pueden incluso triplicarse según el país.

• Laos: $ 1,420 (laborales y otros costes), $ 7,230 (materiales) y $ 8,650 (total).
• Bangladesh: $ 350 (laborales y otros costes), $ 6,340 (materiales) y $ 6,690 (total).
• El Salvador:  $ 2,090 (laborales y otros costes),  $ 6,160 (materiales) $ 8,250 (total).
• Kenya: $ 6,590 (laborales y otros costes), $ 5,960 (materiales) y $12,550 (total).
• Senegal:  $ 5,150 (laborales y otros costes), $10,810 (materiales) y $15,960 (total).
• Mali: $ 2,590 (laborales y otros costes), $15,170 (materiales) y $19,070 (total).

La electrificación rural es a menudo una herramienta política, donde prima sobre todo aumentar el número de beneficiarios a los que se llega con un programa de electrificación.

Las personas del medio rural suelen esperar durante años la llegada de a electricidad; y las compañías distribuidoras tampoco colaboran porque temen perder abonados si la generación distribuida se extiende.

Cuando se plantea un proyecto de generación distribuida para proporcionar energía a personas que viven aisladas suelen utilizarse las siguientes aproximaciones: Sistemas pico-hidro, sistemas eólicos domésticos y sistemas solares domésticos. La gran ventaja de estos sistemas es que las cargas están junto a la generación, por lo que se eliminan los costes de transmisión y distribución, que son muy altos en los territorios aún no electrificados.

Ya que estos proyectos no pueden aprovecharse de la economía de escala los costes por kwh de generación son más altos, y se compensan evitando las redes de distribución y limitando las cargas. Si bien actualmente la tecnología permite incrementar notablemente las prestaciones al usuario la realidad es que en la mayoría de los casos las cargas permitidas son muy bajas. En los proyectos PHS se admiten 100 - 200 w, sirviendo principalmente a aparatos DC, iluminación y sistemas de comunicaciones (radios, cargadores de teléfonos móviles, o televisión). Al contrario de lo que ocurre con los sistemas eólicos, la mayoría de los sistemas solares no soportan actividades que generen ingresos, que permitan a la comunidad crear servicios y trabajos productivos.

Una tercera opción es la mini-grid eléctrica, que puede proporcionar electricidad centralizada a un nivel local, usando una red de distribución para toda la comunidad. Las mini-grids ofrecen una solución óptima para la utilización de recursos de energías renovables localizados. Muchas localizaciones ofrecen excelentes condiciones naturales para el uso de fotovoltaica, eólica, y pequeñas centrales hidroeléctricas. Actualmente, cálculos conservadores de costes en el ciclo de vida muestran que las mini-grids híbridas, construidas a partir de energías renovables y un generador, son usualmente la solución más competitiva.

Sin embargo, trasladar este gran potencial técnico a historias de éxito real se convierte en un importante desafío técnico. Desplegar mini-grids implica complejas cuestiones financieras y organizativas. El cuello de botella para el éxito de los minigrids no es la tecnología, sino la financiación, gestión, modelo de negocio, mentenimiento, operaciones sostenibles, y condiciones socioeconómicas. Cada comunidad presenta un cluster de características e intereses que definirán la mejor solución técnica.

El uso de un mix de tecnologías es la solución mas conveniente para las comunidades aisladas, las cuales pueden  utilizar energías renovables, almacenamiento en baterías y combustibles fósiles. Estos sistemas funcionan bien a partir de unas 15 viviendas.

El uso de varias tecnologías de forma simultánea complica la instalación pero es mucho más ventajoso a la hora de conseguir sincronizar convenientemente la producción con el consumo. El uso de un generador diesel de apoyo es una opción muy ventajosa pues permite disminuir notablemente las necesidades de almacenamiento que es necesaria para satisfacer los periodos en los que hay poca generación con fuentes renovables. El generador diesel de apoyo es la opción más competitiva en costes.

En los países donde las redes públicas son insuficientes y se producen cortes continuos de energía eléctrica el sistema híbrido puede incorporar también las redes públicas. Disminuimos los costes y aumentamos la fiabilidad del sistema.

De todas formas es importante indicar que estos sistemas pueden alcanzar gran complejidad conforme aumenta el número de tecnologías y también es muy influyente la irregularidad del suministro a través de redes públicas.

Ver 2ªPARTE

Palabras clave: Pico-hydro systems (PHS), wind home systems (WSH)