Comisin para la Cooperacin Ambiental
Recursos de capacitacin en energa renovable: estudio y evaluacin
Energa, Tecnologa y Educacin, SC (EnTE SC), en asociacin con Marbek Resource Consultants
Ltd. y la Universidad Estatal de Nuevo Mxico
El presente documento de antecedentes fue preparado por Energa, Tecnologa y Educacin SC (EnTE SC) en asociacin con Marbek Resource Consultants Ltd. y la Universidad Estatal de Nuevo Mxico, por encargo del Secretariado de la Comisin para la Cooperacin Ambiental (CCA). La informacin contenida es responsabilidad del autor y no necesariamente refleja las opiniones de la CCA o de los gobiernos de Canad, Estados Unidos o Mxico. Se permite la reproduccin de este material sin permiso previo, a condicin de que se haga con absoluta precisin, su uso no tenga fines comerciales y se d el correspondiente crdito a la Comisin para la Cooperacin Ambiental.
Excepto cuando se indique otra cosa, el presente trabajo est protegido mediante licencia abierta comunitaria con reconocimiento, no comercial y sin obras derivadas (Creative Commons Attribution-Noncommercial-No Derivative Works License).
Comisin para la Cooperacin Ambiental, 2010
Detalles de la publicacin
Tipo: documento de trabajo Fecha: junio de 2009 Idioma original: ingls Procedimientos de revisin y garanta de calidad:
Revisin final de las partes: septiembre de 2009 QA08.13
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Mayor informacin:
Comisin para la Cooperacin Ambiental 393 rue St-Jacques ouest, bureau 200 Montreal (Quebec), Canad, H2Y 1N9 t 514.350.4300 f 514.350.4372 [email protected] / www.cec.org
Prlogo El presente informe describe los resultados de un proceso de evaluacin llevado a cabo para identificar, documentar y analizar las capacidades en materia de enseanza y capacitacin en energa renovable de quienes participan en la elaboracin, adquisicin, instalacin, inspeccin y operacin y mantenimiento de sistemas elicos, fotovoltaicos y de calentamiento solar de agua tanto pequeos como de gran escala, en Amrica del Norte. El documento se divide en cuatro partes. El captulo 1 presenta los resultados del proceso de evaluacin, expresndolos en funcin de diferentes parmetros, as como ciertos hallazgos importantes. El captulo 2 responde a diversas preguntas relativas a las dificultades, retos, oportunidades de mejoramiento y recomendaciones, con una perspectiva trilateral. El captulo 3 evala las tres tecnologas objeto de este estudio: fotovoltaica, elica y trmica solar. El captulo 4 describe los conocimientos que deben tener y el contexto institucional de quienes se dedican de manera profesional a actividades relacionadas con las tres tecnologas en cuestin. La lista de cursos identificados como parte de este proceso de evaluacin puede consultarse en el sitio web de la CCA: www.cec.org/cursosenergia.
Reconocimientos La elaboracin de este documento fue coordinada por Odn de Buen, de EnTE SC, quien adems es responsable del apartado sobre energa trmica solar. El apartado de tecnologa fotovoltaica fue preparado por Mark Pasini, de Marbek Consultants, en tanto que el de energa elica fue preparado por Martn Gmez, de la Universidad Estatal de Nuevo Mxico. Los tres colaboraron, adems en la identificacin de capacidades de entrenamiento en sus respectivos pases, as como en la revisin general del documento y el directorio. La integracin de las bases de datos corri a cargo de Paola Gonzlez; Eduardo Lang concibi y arm el directorio, y Sergio Segura realiz el montaje final del informe y el directorio.
ndice Resumen ejecutivo................................................................................................ 5 Introduccin......................................................................................................... 7 1. Anlisis de las capacidades de entrenamiento establecidas ................................ 12
1.1 El proceso de anlisis ................................................................................. 12 1.2 Resultados generales del proceso de evaluacin............................................. 12 1.3 Otros hallazgos importantes ........................................................................ 18
1.3.1 Grado de escolaridad........................................................................... 18 1.3.2 Capacitacin prctica .......................................................................... 18 1.3.3 Certificacin ....................................................................................... 19 1.3.4 Consejo Estadounidense de Profesionales de la Energa Certificados.......... 19 1.3.5 Norma tcnica de competencia laboral para instaladores
de sistemas de calentamiento solar de agua en Mxico .................................. 20 1.3.6 Acreditacin ....................................................................................... 20 1.3.7 Criterios para los programas de capacitacin.......................................... 20 1.3.8 Empleos verdes .................................................................................. 21 1.3.9 Grupo de Trabajo para la Educacin de AWEA ........................................ 21
2. Dificultades, retos, oportunidades de mejoramiento y recomendaciones, desde la perspectiva trilateral ........................................................................ 22
3. Evaluacin tecnolgica .................................................................................. 26 3.1 Sistemas fotovoltaicos solares ..................................................................... 26
3.1.1 Componentes ..................................................................................... 26 3.1.2 Integracin de los principales componentes ........................................... 27 3.1.3 Aspectos particulares de diseo, instalacin y operacin y mantenimiento . 28
3.2 Sistemas elicos ........................................................................................ 30 3.2.1 Componentes ..................................................................................... 30 3.2.2 Integracin de los principales componentes ........................................... 32 3.2.3 Aspectos particulares de diseo, instalacin, operacin y mantenimiento ... 33
3.3 Calentadores solares de agua ...................................................................... 35 3.3.1 Componentes ..................................................................................... 36 3.3.2 Integracin de los principales componentes ........................................... 38 3.3.3 Aspectos particulares de diseo, instalacin, operacin y mantenimiento ... 39
4. Conocimientos requeridos y contexto institucional ............................................ 41 4.1 Sistemas fotovoltaicos ................................................................................ 41
4.1.1 Investigacin y produccin FV .............................................................. 41 4.1.2 Diseo y adquisicin de sistemas .......................................................... 42 4.1.3 Instaladores, inspectores y personal de mantenimiento ........................... 42
4.2 Sistemas elicos ........................................................................................ 43 4.3 Sistemas de calentamiento solar de agua...................................................... 45
4.3.1 Diseo y adquisicin de sistemas .......................................................... 45 4.3.2 Instaladores, inspectores y personal de mantenimiento ........................... 45 4.3.3 Especialistas tcnicos en ventas............................................................ 45
Referencias ........................................................................................................ 47
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Resumen ejecutivo
Como fiel reflejo de la creciente importancia del mercado de la energa renovable (ER) en Amrica del Norte, cada vez se registran mayores inters y participacin en los cursos y programas de capacitacin en energa renovable que ofrecen preparatorias, universidades, escuelas tcnicas, escuelas de oficios y organizaciones no gubernamentales locales y nacionales.
En el proceso de evaluacin se encontraron 235 cursos diferentes de capacitacin en ER en los tres pases. La informacin disponible sobre cada curso result muy variable, en algunos casos con apenas mencin del nombre de la organizacin y algunos temas generales.
83 por ciento de los cursos se imparten en Estados Unidos, 14 por ciento en Canad y slo 3 por ciento en Mxico.
Un porcentaje importante de los cursos (47 por ciento) est orientado a la tecnologa fotovoltaica en particular, en tanto que la cuarta parte es para la ER en general.
Cerca de 40 por ciento de los cursos encontrados no indican en su literatura la duracin del proceso de capacitacin. En los casos en que s se especifica la duracin, 45 por ciento la expresa en horas (de dos a 20), 25 por ciento en aos (de uno a 10), 17 por ciento en das, 8 por ciento en semanas y 5 por ciento en meses.
La mayora de los cursos (65 por ciento) se imparten en instituciones de estudios superiores o universidades. Un alto porcentaje (20) es ofrecido por empresas privadas que trabajan con las tecnologas relevantes y cerca de 10 por ciento es ofrecido por asociaciones relacionadas con la energa renovable o con sindicatos.
Ms de 60 por ciento de los cursos no establecen cules son los requisitos de admisin, aunque s exigen cierta experiencia prctica (en aquellos dirigidos a tcnicos e instaladores) o matemticas bsicas, ciencias y conocimientos de ingls (en aquellos que son parte de los requisitos para cursar estudios de ingeniera en Canad y Estados Unidos).
Casi la mitad de los cursos menciona algn tipo de certificacin.
Sin embargo, mientras ms grande es la oferta de programas de los diversos prestadores de servicios educativos, mayor tambin es el nmero de cuestiones que deben atenderse para que los cursos sean tiles para el mercado de trabajo en el sector de la energa renovable, en particular, y para las estrategias regionales de promocin de la ER, en general.
La expansin del soporte de instalacin y mantenimiento por medio de los programas de capacitacin y educativos vigentes presenta dificultades y retos, entre los que figuran:
El mercado an no est lo suficientemente establecido para que instituciones acadmicas y posibles estudiantes se den cuenta de que ste es un campo de trabajo viable. Para muchas instituciones esto significa que la inversin de recursos a fin de establecerse como proveedores de capacitacin en el campo de la energa renovable puede resultar muy riesgosa.
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Si el crecimiento del sector contina a paso acelerado, sin una estrategia de reclutamiento definida, la posible falta de disponibilidad de mano de obra especializada puede llegar a obstaculizar la expansin de la industria.
Muchos de los cursos ofrecidos en la regin por instituciones sin relacin directa con la industria de la ER (sobre todo fabricantes e instaladores) son de carcter muy general y no necesariamente responden a las necesidades especficas del mercado.
La falta de instructores calificados es una barrera tanto actual como futura para el desarrollo de la capacidad de entrenamiento, en particular si la industria va a crecer a un ritmo ms acelerado que en los ltimos aos.
Diversas reas ofrecen oportunidades para que la industria, los gobiernos y las instituciones de enseanza emprendan acciones como las siguientes a fin de lograr mejoras:
o promulgar o fortalecer polticas de ER para incrementar la confianza en la industria y, en consecuencia, las inversiones en capacidad de entrenamiento;
o aprovechar la capacidad y las mejores prcticas que ya existen;
o implementar nuevos cursos o ampliar los existentes;
o exigir certificacin de ER en contratos y programas;
o fortalecer la acreditacin;
o fortalecer la capacidad de entrenamiento en lnea.
Como acciones especficas para lograr un mecanismo de colaboracin trilateral cabe mencionar las siguientes:
o facilitar el acceso a la informacin sobre capacidad de entrenamiento;
o promover y compartir certificacin y acreditacin comunes, y
o promover la capacitacin de tcnicos e ingenieros mexicanos.
Con respecto a los posibles mecanismos financieros para facilitar las oportunidades de capacitacin en energa renovable para estudiantes y expertos de los tres pases, las recomendaciones son, entre otras:
o utilizar acuerdos gubernamentales trilaterales ya existentes, y
o promover acuerdos con la industria.
Cabe mencionar que el estudio no cuantifica la posible demanda ni la capacidad de los cursos de capacitacin en ER en la regin, por lo que se recomiendan otros anlisis.
Asimismo, en el informe se mencionan los lugares en donde se imparten los cursos, pero no se les relaciona con los lugares en donde hay oportunidades de trabajo en ER ni tampoco con las polticas establecidas por los estados (en Mxico y Estados Unidos) o las provincias (en Canad), cuestin sta que podra ameritar cierto anlisis.
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Introduccin
La era de la energa renovable otrora una fantasa est en vas de convertirse en realidad. El suministro de energa de fuentes renovables el viento, el sol e incluso la biomasa es ya una opcin viable en el mundo y en toda Amrica del Norte.
Segn el informe de 2007 de la iniciativa Red de Poltica de Energas Renovables para el Siglo 21 (Renewable Energy Policy Network for the 21st Century, REN21), ese ao la energa renovable represent 5 por ciento de la capacidad energtica mundial y 3.4 por ciento de la generacin mundial de electricidad [1].
Sin incluir a las grandes hidroelctricas (que en s mismas representaron 15 por ciento de la generacin mundial de energa), la potencia instalada de generacin elctrica renovable alcanz en 2007 aproximadamente 240 gigavatios (GW) en todo el mundo, un incremento de 50 por ciento en comparacin con 2004.
La tecnologa energtica de mayor crecimiento en el mundo es la energa fotovoltaica solar (FV) conectada a redes, con incrementos anuales de 50 por ciento en la capacidad instalada acumulada en 2006 y 2007, hasta alcanzar aproximadamente 7.7 GW a finales de 2007. Esto se traduce en 1.5 millones de hogares en todo el mundo con techos solares que generan energa fotovoltaica para alimentar la red de distribucin [1].
La energa elica es actualmente la fuente de energa alterna de ms rpido crecimiento en el pas. La Administracin de Informacin sobre Energa (Energy Information Administration, EIA) del Departamento de Energa de Estados Unidos estima que en 2007 la generacin neta fue de 32,100 millones de kilovatios/hora (kWh), un incremento de 21 por ciento con respecto al ao anterior y de casi cinco veces desde el inicio de la dcada [2].
Por su parte, los colectores de energa solar trmica en techos producen agua caliente para aproximadamente 50 millones de hogares en todo el mundo y calefaccin de interiores para un nmero de hogares cada vez mayor. La capacidad de aprovechamiento solar directo para calentamiento de agua y calefaccin de interiores aument 19 por ciento en 2006 hasta alcanzar 105 gigavatios-trmicos (GWt) en todo el mundo [1].
En trminos de participacin de mercado mundial, la tasa de crecimiento de la energa elica y la solar es de 49 y 29 por ciento al ao, respectivamente [3].
En poco tiempo estas tecnologas han pasado de ser sistemas y equipos relativamente pequeos y casi artesanales a integrar toda una industria de miles de millones de dlares.
En 2007 se invirtieron aproximadamente 71,000 millones de dlares estadounidenses ($EU) en nuevos sistemas de energa renovable y capacidad trmica en todo el mundo, 47 por ciento de los cuales se destinaron a energa elica y 30 por ciento a energa FV solar [1].
La inversin en energa renovable ha experimentado un crecimiento enorme, que le ha permitido pasar de $EU10,000 millones en 1998 a cuando menos $EU66,000 millones en 2007, el equivalente a 18 por ciento de toda la inversin en energa. Se prev que tal inversin alcanzar un total de $EU343,000 millones en 2020 y que se volver a casi duplicar de nuevo para 2030, con una inversin de $EU630,000 millones [4].
Ahora bien, estos avances se han logrado gracias a polticas pblicas firmes y sistemticas, y stas tienen que permanecer vigentes durante varios aos a fin de producir los resultados deseados.
Los mercados han prosperado y la transformacin ha avanzado sobre todo cuando se ha contado con un apoyo poltico firme y sistemtico [4].
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Polticas inestables y la falta de incentivos a largo plazo son factores que han perjudicado el clima de la inversin en estas tecnologas (ER), evitando que su crecimiento sea an mayor. Con incentivos fiscales federales y subsidios al crdito suficientemente generosos, el flujo de inversiones nuevas e importantes del sector privado llegara de manera natural y rpida a estos tres campos de la energa renovable [5].
Por fortuna, varias iniciativas gubernamentales de los tres pases de Amrica del Norte contienen elementos de energa renovable que impulsarn de manera significativa el mercado de ER en la regin.
En Estados Unidos, el Congreso aprob y el presidente firm la Ley Estadounidense de Recuperacin y Reinversin (American Recovery and Reinvestment Act) de 2009. Se trata de una ley para la erogacin masiva de $EU800,000 millones que impulsarn nuevas estrategias nacionales en energa renovable, redes de distribucin inteligentes, transmisin, vehculos avanzados, eficiencia energtica y muchos otros aspectos relacionados con la energa, el medio ambiente, el clima y la sustentabilidad [6]. Entre sus estipulaciones fiscales y de asignacin cabe mencionar las siguientes:
Incentivos fiscales. La nueva ley extiende hasta el 31 de diciembre de 2012 el Crdito Fiscal a la Produccin (Production Tax Credit, PTC) para electricidad obtenida de instalaciones elicas, y hasta el 31 de diciembre de 2013 para aquella obtenida de instalaciones de ER; otorga a desarrolladores de tecnologa para proyectos de ER que califican para el PTC la opcin de utilizar en su lugar el Crdito Fiscal a la Inversin (Investment Tax Credit, ITC) de 30 por ciento que antes slo se aplicaba a proyectos de tecnologa solar y otras tecnologas limpias; deroga la Limitacin de Financiamiento sobre ITC a la energa subsidiada, incluso si la propiedad est financiada con bonos de desarrollo industrial u otro financiamiento a la energa subsidiada, y permite a los desarrolladores de proyectos solicitar al Departamento del Tesoro una subvencin en lugar del Crdito Fiscal a la Inversin.
Asignacin directa. La nueva ley prev $EU16,800 millones en asignacin directa de fondos para energa renovable y programas de eficiencia energtica durante los prximos diez aos.
Programas de bonos y prstamos. La nueva ley tambin establece $EU1,600 millones de nuevos bonos renovables de energa limpia para financiar instalaciones de ER y $EU6,000 millones para un programa de garanta de prstamos temporales para proyectos de generacin y transmisin de energa de fuentes renovables.
En Mxico, el gobierno present hace poco para consulta pblica su Programa Especial de Cambio Climtico (PECC), que incluye diversos indicadores y metas relacionadas con la energa renovable, en particular las siguientes:
Sector residencial. En casas habitacin nuevas construidas con el apoyo del gobierno federal, la meta es contar con 375,000 nuevas viviendas en 2012 que incorporen caractersticas de ER, sobre todo sistemas de calentamiento solar de agua.
Hoteles. El gobierno federal promover el uso de ER en hoteles.
Por su parte, el Gobierno de Canad est invirtiendo 2,000 millones de dlares canadienses ($C) en iniciativas de eficiencia energtica (ecoEnergy Initiatives) para ayudar a los canadienses a hacer un uso ms eficiente de la energa, impulsar el suministro de la energa renovable y desarrollar tecnologas energticas ms limpias. Entre el conjunto de iniciativas destacan las siguientes:
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La iniciativa sobre energa renovable ecoEnergy Renewable Initiative entraa una inversin de ms de $C1,500 millones para impulsar la energa renovable de Canad, la que se har a travs de dos programas.
El programa ecoEnergy for Renewable Power elevar en 4,000 megavatios (MW) el suministro de electricidad limpia de Canad y ofrecer un incentivo basado en la produccin.
El programa ecoEnergy for Renewable Heat ofrece incentivos para fomentar el uso de tecnologas renovables limpias para el calentamiento de agua y la calefaccin y acondicionamiento del aire en casas habitacin y edificios.
La iniciativa sobre eficiencia ecoEnergy Efficiency Initiative destina alrededor de $C300 millones a promover el uso inteligente de la energa e incluye el programa ecoEnergy Retrofit Program, que apoya mejoras de eficiencia energtica y tecnologas seleccionadas de energa renovable, como calentamiento solar del agua y bombas de calor de fuentes subterrneas, en viviendas, edificios pequeos e industrias.
La iniciativa sobre tecnologa ecoEnergy Technology Initiative representa una inversin de $C230 millones en ciencia y tecnologa energtica, mediante el financiamiento de investigacin, desarrollo y prueba de tecnologas de energa limpia.
En Ontario, Canad, la Ley de Energa y Economa Sustentables (Green Energy and Green Economy, GEA) de 2009 adopt un enfoque doble para crear una economa sustentable que incluya la introduccin de ms fuentes renovables a la provincia. Esta ley tambin contiene medidas para promover una nueva economa verde en Ontario al dar a organizaciones y comunidades locales (por ejemplo, Primeras Naciones y comunidades mtis) ms oportunidades para desarrollar proyectos de generacin de energa renovable distribuida. Entre dichas medidas destacan las siguientes [7]:
Tarifas de introduccin. El Programa de Tarifas de Introduccin (Feed-in Tariff Program, FIT) creado por la GEA estableci una estructura de precios integral y garantizada para la produccin de ER, que se espera genere ms inversin en energa renovable, ya que brinda a los inversionistas mayor confianza en la rentabilidad de los proyectos e incrementa su acceso al financiamiento.
Simplificacin de procesos para nuevos proyectos. La GEA simplifica el proceso de aprobacin de los proyectos de energa renovable y les brinda garantas de servicio. Tambin establece el derecho de conexin a la red elctrica para proyectos de energa renovable y una ventanilla nica de asistencia y soporte a desarrolladores de proyectos, a efecto de facilitar la aprobacin de los proyectos.
Incentivos para propietarios de vivienda. Los propietarios de vivienda tendrn acceso a incentivos para el desarrollo de renovables a pequea escala, incluidos prstamos con intereses bajos o sin intereses para financiar el costo de capital de instalaciones de generacin de energa renovable, como mdulos solares.
Como resultado, la expansin del uso de la energa renovable impactar positiva y significativamente la generacin de empleos:
En campos muy diversos, el sector de energa renovable genera ms empleos por megavatio de electricidad instalada, por unidad de energa producida y por dlar invertido, que el sector de energa producida con combustibles fsiles [8].
En promedio, por cada mil millones de dlares invertidos, nuestros escenarios de recuperacin sustentables crean 30,100 empleos y ahorran a la economa $450 millones al ao en costos de energa [9].
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La industria de ER emplea profesionales provenientes de los ms diversos campos y con gran variedad de conocimientos y habilidades; por ejemplo, aquellos que participan en investigacin de materiales, partes, sistemas y evaluacin de recursos, as como en la fabricacin, diseo, instalacin, venta y operacin y mantenimiento de los sistemas y sus componentes.
La industria tambin precisa de diversas habilidades asociadas a los aspectos generales de una empresa, como ventas, financiamiento, procesamiento de datos y manejo de recursos humanos.
Ciertos hechos adicionales muestran el impacto del desarrollo de la energa renovable en la generacin de empleos:
En los ltimos aos se han creado ms de 2.3 millones de empleos verdes en el sector de la ER [4].
La industria de la energa elica da empleo a unas 300,000 personas, el de la energa solar fotovoltaica a unas 170,000 y el de la energa trmica solar a ms de 600,000, muchas de ellas en China [4].
De acuerdo con la Sociedad Estadounidense de Energa Solar (American Solar Energy Society, ASES), la industria de la energa renovable represent ms de 504,000 empleos en 2007 nicamente. Suponiendo que este crecimiento contine al mismo ritmo, esta industria podra generar hasta $EU560,000 millones en ingresos y crear ms de siete millones de empleos en Estados Unidos para el ao 2030 [10].
La principal fuente de energa alterna y la de ms rpido crecimiento es la elica, con ms de 300,000 empleos en todo el mundo. En el caso de Estados Unidos y de acuerdo con la Asociacin Estadounidense de Energa Elica (American Wind Energy Association, AWEA), a la fecha de recopilacin de este informe la industria ocupa unas 50,000 personas y agreg 10,000 nuevos empleos en 2007 [11]. En Canad se estima que el sector de la energa elica podra demandar una fuerza laboral nacional equivalente a ms de 13,000 empleos para 2012 [3].
La fabricacin e instalacin de sistemas de energa solar ya emplea a alrededor de 770,000 personas en todo el mundo. Las oportunidades de trabajo en este campo estn abiertas en todo el planeta y a la fecha ms de 3,400 compaas en el sector de energa solar emplean entre 25,000 y 35,000 trabajadores en Estados Unidos. La Asociacin de Industrias de la Energa Solar (Solar Energy Industries Association, SEIA) de Estados Unidos predice un incremento a ms de 110,000 empleos en 2016 [11].
Por lo anterior, crece la necesidad de satisfacer la demanda de recursos humanos capacitados en la regin, ya que la falta de disponibilidad de mano de obra de esta clase puede ser un obstculo para la industria de la energa renovable de Amrica del Norte si el crecimiento contina a este ritmo acelerado y no se cuenta con una estrategia definida de capacitacin y reclutamiento.
Las diferencias y deficiencias en materia de capacitacin se han convertido en un obstculo decisivo para las economas en los pases industriales y en desarrollo [4].
Mientras que la atencin se centra generalmente en la tecnologa, la experiencia demuestra que el vnculo ms dbil en la cadena de produccin es el que determinar el nivel de desempeo que se puede conseguir [4].
En respuesta a esta demanda, en Amrica del Norte crece el inters y la participacin en cursos de energa renovable y en programas de capacitacin para contratistas ofrecidos por instituciones que van desde preparatorias hasta universidades y desde escuelas tcnicas hasta gremios de la construccin.
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Sin embargo, a la par que aumenta la oferta de programas de los diversos prestadores de servicios educativos, surgen preguntas como stas: Cmo pueden saber los posibles estudiantes si se les ensearn las habilidades y los conocimientos que necesitan para hacer un buen trabajo? Las instalaciones cuentan con el equipo y las herramientas apropiadas para la capacitacin? Existen procedimientos que garanticen la seguridad y prcticas seguras? Los programas son administrados en forma fiscalmente responsable? Los maestros estn calificados? [12].
Con este informe se busca contribuir, mediante su anlisis y la descripcin general de lo que est disponible, al desarrollo de capacidades de entrenamiento en Amrica del Norte.
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1. Anlisis de las capacidades de entrenamiento establecidas
El presente informe se centra en la capacidad de toda Amrica del Norte para entrenar a las personas para el trabajo en diseo, adquisicin, instalacin, inspeccin y operacin y mantenimiento de sistemas de generacin de electricidad fotovoltaicos (FV) y elicos y sistemas de calentamiento solar de agua (CSA) tanto grandes como pequeos.
1.1 El proceso de anlisis
Para determinar la extensin de la capacidad de entrenamiento para el empleo en energa renovable (ER) de toda Amrica del Norte, el equipo que labora en el proyecto hizo una bsqueda minuciosa en la red, utilizando su conocimiento del campo de ER y de los principales participantes en la regin.
El alcance de la investigacin abarc un amplio rango de opciones de capacitacin, desde cursos cortos hasta cursos y carreras universitarias.
Por cada uno de los cursos identificados se recopil un conjunto de datos:
Lugar (Canad, Estados Unidos o Mxico)
Tema (sistemas FV, sistemas CSA, generacin elica o energa renovable en general)
Tipo de curso (escolarizado o en lnea)
Duracin (desde horas hasta aos)
Tipo de participante para quien est estructurado el curso
Requisitos de admisin (conocimientos)
Costo
Certificacin ofrecida, o ninguna
Nombre de la institucin
Ubicacin
Descripcin general
Persona a contactar
Sitio en Internet
Se elabor una base de datos para recopilar y organizar la informacin. Dicha base se integr a un directorio y a un sitio en Internet.
1.2 Resultados generales del proceso de evaluacin
El proceso de evaluacin encontr 235 cursos diferentes en los tres pases. Los datos disponibles de cada uno de los cursos eran muy variables y en algunos casos slo se proporcionaba la identidad del organizador y algunos temas generales.
Por pas y estado o provincia. Por pas, Estados Unidos es el pas predominante, con 83 por ciento de los cursos, seguido por Canad con 14 por ciento y Mxico con slo 3 por ciento (vase la grfica 1).
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Grfica 1. Cursos de capacitacin en ER, por pas
En Canad, ms de 50 por ciento de los cursos de capacitacin en ER identificados se imparten en Ontario (vase el cuadro 1).
Cuadro 1. Cursos de capacitacin en ER, por provincia, Canad
PROVINCIA Nmero de
cursos Ontario 14 Alberta 4 Columbia Britnica 4 Quebec 4 Nueva Brunswick 3 Nueva Escocia 1 Isla del Prncipe Eduardo 1 NACIONAL 1 TOTAL 32
En Mxico, la capacitacin en ER identificada slo se ofrece en la capital del pas y en tres estados (vase el cuadro 2).
Cuadro 2. Cursos de capacitacin en ER, por estado, Mxico
ESTADO Nmero de
cursos Distrito Federal 1 Michoacn 1 Morelos 2 Puebla 2 TOTAL 6
CANAD 14%
MXICO 3%
ESTADOS UNIDOS
83%
14
En Estados Unidos se identificaron cursos de capacitacin en ER en 38 estados: 29 impartidos por empresas privadas (con alcance nacional), siete por organizaciones de educacin a distancia y uno por una organizacin nacional (vase el cuadro 3). Por estado, California domina en cursos de capacitacin en ER identificados, con 27, seguido por Nueva York (12), Wisconsin (11) y Nuevo Mxico (10).
Cuadro 3. Cursos de capacitacin en ER, por estado, EU
ESTADO Nmero
de cursos California 27 Nueva York 12 Wisconsin 11 Nuevo Mxico 10 Massachusetts 8 Minnesota 7 Arizona 6 Ohio 6 Oregn 6 Texas 6 Colorado 5 Florida 5 Michigan 5 Iowa 4 Maine 4 Maryland 4 Carolina del Norte 3 Nevada 3 Washington 3 Idaho, Illinois, Kansas, Oklahoma y Pensilvania, cada uno 2 Connecticut , Dakota del Norte, Delaware, Georgia, Hawai, Indiana, Luisiana, Missouri, Nebraska, Nueva Hampshire, Puerto Rico, Tennessee, Utah y Virginia, cada uno
1
Empresa privada 29 Educacin a distancia 7 Organizacin nacional 1 TOTAL 196
Por tema. En los tres pases, un nmero significativo (46 por ciento) comprende cursos
orientados especficamente a la tecnologa fotovoltaica, 15 por ciento a la elica y 13 por ciento a la trmica solar, mientras que la cuarta parte corresponde a ER en general (vase la grfica 2).
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Grfica 2. Cursos de capacitacin en ER, por tema
Por duracin. Cerca de 40 por ciento de los cursos identificados en los tres pases no indicaban en su literatura la duracin del proceso de capacitacin. Cuando s se especificaba, en 45 por ciento de los casos la duracin estaba expresada en horas (de dos a 20), en 25 por ciento en aos (de uno a 10), en 17 por ciento en das, en 8 por ciento en semanas y en 5 por ciento en meses (vase la grfica 3).
Grfica 3. Cursos de capacitacin en RE, por duracin
Por tipo de institucin. La mayor parte de los cursos en los tres pases son impartidos
ya sea por instituciones tecnolgicas o universidades (65 por ciento). Un alto porcentaje es ofrecido por empresas privadas relacionadas con las tecnologas (20 por ciento) y cerca de 10 por ciento es ofrecido por asociaciones relacionadas con la energa renovable o con sindicatos (vase la grfica 4).
Fotovoltaica 41%
Elica 15%
Trmica solar 13%
Combinacin de dos o
mas tecnologas
26%
Semanas 8%
Horas 45%
Aos 25%
Das 17%
Meses 5%
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Grfica 4. Cursos de capacitacin en ER, por tipo de institucin
Por tipo de participante para quien est estructurado el curso. En los tres pases
los cursos estn dirigidos a una amplia gama de participantes, desde el pblico en general hasta ingenieros (vase la grfica 5).
Grfica 5. Cursos de capacitacin en ER, por tipo de participante a quien van dirigidos
Conocimientos requeridos. Ms de 60 por ciento de los cursos en los tres pases no especifican requisitos (interpretndose entonces que estn dirigidos al pblico en general), pero exigen cierta experiencia prctica (para los cursos dirigidos a tcnicos e instaladores) o conocimientos en matemticas bsicas y ciencias (para los establecidos como parte del programa de estudios de una carrera de ingeniera) (vase la grfica 6).
Centro 7%
Instituto tcnico 4%
Otros 1%
Empresa privada 20%
Asociacin 5%
Colegio o universidad
56%
Programa de aprendizaje
7%
ND 55%
Estudiantes 15%
Pblico en general
6%
Ingenieros y tcnicos
9%
Inspectores 15%
17
Grfica 6. Cursos de capacitacin en ER, por conocimientos requeridos
Certificacin. Casi la mitad de los cursos en los tres pases mencionan algn tipo de
certificacin (vase la grfica 7).
Grfica 7. Cursos de capacitacin en ER, con y sin certificacin
Ninguno 17%
Estudiantes 16%
Nivel universitario, preparatoria, cursos
de matemticas o ciencias
28%
Instaladores, electricistas y oficios
relacionados 19%
Ingenieros 4%
Certificado de secundaria
2%
Otros 14%
No 1%
S 50%
No definida 49%
18
1.3 Otros hallazgos importantes
En el proceso de investigacin para el proyecto, ms all de buscar lo que ofrece el mercado, se hicieron otros hallazgos relacionados con el propsito del proyecto.
1.3.1 Grado de escolaridad
Segn el estudio Situational Analysis of the Canadian Renewable Energy Sector with a Focus on Human Resource Issues [Anlisis situacional del sector de la energa renovable, con nfasis en cuestiones de recursos humanos] realizado por The Delphi Group, la escolaridad promedio de quienes trabajan en el diseo o en la instalacin y fabricacin de sistemas FV corresponde a una carrera en una escuela de oficios o facultad de ingeniera [3].
El mismo estudio indica que las empresas especializadas en dar servicio y mantenimiento a grandes granjas elicas buscan oficiales con varios aos de experiencia en el ramo, as como con menos experiencia, recin egresados de escuelas de oficios. Para mano de obra ms experimentada buscan electricistas con experiencia en la generacin y transmisin de electricidad, y si requieren mano de obra menos experimentada buscan egresados de escuelas de oficios con certificados en electricidad y mecnica [3].
1.3.2 Capacitacin prctica
Un aspecto muy importante que la investigacin no sac a la luz es el hecho de que muchos miembros de las industrias elica y solar ofrecen su propia capacitacin prctica.
Segn un estudio elaborado por The Delphi Group, la mayora de las empresas imparten capacitacin interna o en la prctica para desarrollar las habilidades que requieren [3].
En el campo de la tecnologa trmica solar, la razn primordial y aparente de que las empresas tengan que impartir su propia capacitacin es la falta absoluta de entrenamiento disponible en los niveles superior y universitario.
En el caso de la generacin de energa FV, la mayora de las empresas contratan egresados de escuelas tcnicas (elctricos o mecnicos) o ingenieros que posean los conocimientos fundamentales y despus los entrenan en reas especficas de esta tecnologa.
En el caso de la energa elica, los principales participantes de la industria de servicios, como GE y Vestas, imparten su propia capacitacin interna estructurada para dar servicio a su equipo.
Asimismo, algunas empresas dedicadas a actividades de diseo e instalacin envan personal a cursos de certificacin en energa solar, en tanto que algunos fabricantes envan personal para que reciban otro tipo de capacitacin, como en software y diseo.
Adems, sobre todo tratndose de grandes instalaciones elicas, el Centro para el Avance de Estados Unidos (Center for American Progress) informa que diversas compaas elctricas ya cuentan con excelentes programas de capacitacin y relaciones con su fuerza de trabajo y que muchas asociaciones de oficios ofrecen programas de aprendizaje muy efectivos que son una excelente va para el desarrollo de habilidades y la certificacin [13].
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1.3.3 Certificacin
La certificacin es un aspecto importante en el caso de las industrias solar y elica de Amrica del Norte.
En Estados Unidos, ciertos estados (Arizona, California, Connecticut, Florida, Hawai, Michigan, Nevada, Oregn, Utah y Wisconsin) y Puerto Rico solicitan a los contratistas contar con licencias tratndose de calentamiento solar del agua, calefaccin solar de interiores activa y pasiva, calor solar para procesos industriales, electricidad solar trmica y sistemas FV. El propsito de este requisito es asegurarse de que los contratistas cuenten con la experiencia y los conocimientos necesarios para la instalacin apropiada de los sistemas [14].
Certificacin de una profesin se refiere a un proceso por lo general voluntario en el que la organizacin que certifica otorga un reconocimiento formal a quienes satisfacen ciertas normas o requisitos predeterminados, y normalmente incluye algn tipo de examen para evaluar las aptitudes de los candidatos. En Estados Unidos existen ms de mil programas de certificacin que califican a profesionales que van desde operadores de gras hasta expertos en eficiencia energtica, y desde planeadores financieros hasta tcnicos automotrices [15].
Los programas de certificacin voluntaria logran tres importantes metas [15]:
1. Brindan una medida de proteccin al pblico al expedir a los profesionales una credencial para juzgar su competencia.
2. Dan a dichos profesionales un medio para distinguirse de sus competidores.
3. Con el mejoramiento potencial de la calidad, mejoran la percepcin pblica de la ocupacin de que se trate, ayudando a incrementar la prominencia y el prestigio de la industria.
1.3.4 Consejo Estadounidense de Profesionales de la Energa Certificados
El Consejo Estadounidense de Profesionales de la Energa Certificados (North American Board of Certified Energy Practitioners, NABCEP) es un elemento clave en la regin, ya que ofrece certificaciones y programas de certificacin a profesionales de la energa renovable en toda Amrica del Norte [15].
El NABCEP es un consejo voluntario de partes interesadas en la energa renovable formado por representantes de la industria solar, titulares de certificados del NABCEP, organizaciones de energa renovable, responsables de la elaboracin de polticas estatales, instituciones educativas y los diversos gremios. La misin del NABCEP (apoyar y trabajar con industrias, profesionales e interesados en la energa renovable y la eficiencia energtica) es desarrollar y poner en marcha programas de otorgamiento de credenciales de calidad y de certificacin para profesionales [15].
La labor del NABCEP inici con la creacin de un programa de certificacin para instaladores de tecnologa elctrica solar (conocido como Certificacin FV Solar del NABCEP). A octubre de 2008, un total de 587 personas haba aprobado el examen para obtener dicha certificacin y a la fecha 85 instaladores de sistemas de energa solar trmica cuentan con ella [15].
Actualmente, el nuevo grupo de Anlisis de Tarea de Sistemas Elicos Pequeos del NABCEP (integrado por instructores, instaladores y otros lderes experimentados en energa elica a pequea escala) trabaja en la determinacin del material que abarcar el examen para la Certificacin NABCEP en Sistemas Elicos Pequeos, que quiz est listo para marzo de 2010 [16].
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1.3.5 Norma tcnica de competencia laboral para instaladores de sistemas de calentamiento solar de agua en Mxico
En Mxico se acaba de formalizar una norma tcnica de competencia laboral para instaladores de sistemas de calentamiento solar de agua, que ayudar a certificar la calidad de los instaladores en el sector vivienda [17].
1.3.6 Acreditacin
El Consejo Interestatal de Energa Renovable (Interstate Renewable Energy Council, IREC) trabaja en la implementacin del marco de trabajo de normas e indicadores del Instituto de Calidad de la Energa Sustentable (Institute for Sustainable Power Quality, ISPQ) a fin de proporcionar un medio para comparar contenido, calidad y recursos en una amplia gama de programas de capacitacin que abarcan energa renovable, eficiencia energtica y tecnologas de generacin distribuida. Este marco de trabajo internacional garantiza la legitimidad de lo que se ensea y de quien lo ensea [18].
IREC es una organizacin sin fines de lucro que presta apoyo a servicios dirigidos al mercado con propsitos de educacin, coordinacin, adquisicin, adopcin y puesta en marcha de directrices y normas uniformes, desarrollo de la fuerza de trabajo y proteccin al consumidor. IREC cuenta entre sus miembros a oficinas de energa de estados y ciudades, otras dependencias municipales y estatales, laboratorios nacionales, compaas y organizaciones de fuentes de energa renovable y solar y personas fsicas. Adems, trabaja con numerosos aliados, incluido el gobierno federal, organizaciones nacionales ambientales y municipales, comisiones reguladoras, representantes de los consumidores designados por los estados, prestadores de servicios de energa, grupos de compaas de servicios pblicos, universidades e institutos de investigacin [19].
1.3.7 Criterios para los programas de capacitacin
El Consejo Interestatal de Energa Renovable (IREC) ha trabajado en la evaluacin de la calidad para garantizar que los cursos de capacitacin a profesionales estn hechos para impartir enseanzas que generen conocimientos y aptitudes propias del lugar de trabajo y atiendan debidamente temas de seguridad y cdigos. En colaboracin con el Instituto para la Energa Sustentable (Institute for Sustainable Power, ISP), la Alianza para la Educacin Tecnolgica Ambiental (Partnership for Environmental Technology Education, PETE) y otros expertos en educacin y certificacin, IREC cre seis criterios recomendados para la capacitacin de profesionales [12]:
1. Los cursos de capacitacin para profesionales deben brindar experiencias educativas, de entrenamiento y de desarrollo de aptitudes que generen conocimientos, capacidades y habilidades propias del lugar de trabajo.
2. La capacitacin debe abordar apropiadamente cuestiones de seguridad, cdigos y competencias fundamentales determinadas mediante un anlisis del trabajo o las tareas aprobado por la industria.
3. La capacitacin debe impartirse en un ambiente que cuente con las instalaciones, herramientas y prcticas seguras apropiadas.
4. La capacitacin debe ofrecer una estructura de aprendizaje formal y planeada en la que el educando reciba algn tipo de retroalimentacin y se d seguimiento a su avance.
5. La capacitacin debe impartirse bajo la administracin de una entidad con registro legal.
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6. La capacitacin debe ser impartida por una entidad de probada calidad administrativa verificada por un tercero mediante acreditacin convencional, aprobacin del gobierno o del ramo o la acreditacin del ISPQ o evaluacin de calidad similar.
1.3.8 Empleos verdes
La bsqueda de empleos verdes produjo dos importantes iniciativas que tambin deben tomarse en cuenta: a) La Ley de Empleos Verdes de 2007 y b) sistemas de bsqueda de este tipo de empleos en Internet.
Ley de Empleos Verdes de 2007. De acuerdo con la Ley de Independencia y Seguridad Energtica, el Departamento de Energa (DOE) de Estados Unidos establecera un programa de capacitacin en eficiencia energtica y energa renovable para los trabajadores el 16 de junio de 2008 [20]. Adems, el DOE otorgara Subvenciones a Alianzas Nacionales de Capacitacin en Energa a las entidades que mejor cumplieran con los requisitos pertinentes, para que pudieran impartir capacitacin y lograr la autosuficiencia econmica y desarrollaran fuerza de trabajo calificada en eficiencia energtica y energa renovable [21].
Greenjobs. El sitio Greenjobs es ejemplo de un recurso en lnea que cuenta con servicios e informacin de ofertas de empleo en energa renovable. El sitio, lanzado en 2004, se concentra en todos los aspectos del trabajo en la energa renovable en todo el mundo, desde simples listados de ofertas de empleo hasta servicios de reclutamiento total, adems de analizar la situacin laboral en las diversas industrias de la ER [22].
1.3.9 Grupo de Trabajo para la Educacin de AWEA
La iniciativa del Grupo de Trabajo para la Educacin de la Asociacin Elica Estadounidense (American Wind Association, AWEA) es una referencia importante, ya que sirve de foro a los miembros de la industria elica y de la comunidad educativa. En particular, dicho grupo promueve programas de capacitacin para el empleo y de carrera para instituciones tcnicas y tecnolgicas, programas de desarrollo acadmico y de carrera en instituciones de licenciatura y posgrado y oportunidades de becas a travs del Programa de Becas Educativas de la AWEA [23].
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2. Dificultades, retos, oportunidades de mejoramiento y recomendaciones, desde la perspectiva trilateral
En este apartado se examinan tres preguntas bsicas:
Cules son los retos y dificultades actuales para que el soporte de instalacin y mantenimiento logre desarrollarse por medio de los programas de capacitacin y educativos disponibles?
De qu oportunidades de mejoramiento se dispone?
Qu papel podra desempear un mecanismo de colaboracin trilateral?
a. Cules son los retos y dificultades actuales para que el soporte de instalacin y mantenimiento logre desarrollarse por medio de los programas de capacitacin y educativos disponibles?
Como fiel reflejo de la creciente importancia del mercado de la energa renovable en Amrica del Norte, aumenta el inters y la participacin en programas de capacitacin para profesionales y en cursos en energa renovable, como ya se vio lneas arriba, que ofrecen preparatorias, universidades, escuelas tcnicas, escuelas de oficios y organizaciones no gubernamentales locales y nacionales.
Sin embargo, mientras ms grande es la oferta de programas de los diversos prestadores de servicios educativos, ms grande es tambin el nmero de cuestiones que se deben atender para que los programas sean tiles para el mercado de trabajo de la energa renovable en particular, y para las estrategias regionales de promocin de la ER en general.
i. El mercado an no est lo suficientemente establecido para apoyar el mayor desarrollo de programas de capacitacin
Una de las cuestiones ms importantes, en particular en los casos de Mxico y Canad, es que el mercado no est lo suficientemente establecido para que las instituciones acadmicas y los posibles estudiantes se den cuenta de que ste es un campo de trabajo viable [3]. Lo anterior significa que, para muchas instituciones, la inversin de recursos para establecerse como proveedores de capacitacin en el campo de la energa renovable quiz sea un riesgo que no vale la pena correr. Esa situacin tambin se refleja en el hecho de que la oferta consta en su mayor parte de cursos cortos que slo brindan los elementos generales de la tecnologa, pero no las aptitudes y los conocimientos necesarios para el mercado.
ii. Crecimiento acelerado de la industria de ER
En Canad es cada vez ms preocupante que la falta de disponibilidad de mano de obra especializada represente un obstculo para la industria si sta sigue creciendo al mismo ritmo acelerado sin que se tenga una estrategia de reclutamiento definida [3].
iii. Falta de capacitacin en energa trmica solar tanto en instituciones tecnolgicas como en universidades
De acuerdo con un estudio realizado por The Delphi Group para el ministerio de Industria canadiense, es difcil encontrar personas con experiencia en diseo y sistemas de energa solar; al parecer, actualmente no hay programas de capacitacin en identificacin de sitios,
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diseo de granjas elicas o planeacin de proyectos, y hay muy pocos programas de capacitacin relacionados con sistemas FV, quiz porque hasta hace poco escaseaban las personas que consideraban la generacin fotovoltaica como una opcin de carrera viable [3].
iv. Incompatibilidad entre la oferta y las necesidades reales de la industria
En Canad (y es probable que en toda la regin) pareciera no haber relacin entre el material de los cursos que se ofrecen fuera de la industria y las necesidades reales de sta. Segn el estudio realizado por The Delphi Group, los miembros de la industria elica que respondieron a sus preguntas no se vean interesados en los egresados de los programas existentes y subrayaron que las aptitudes de los recin egresados podran mejorarse agregando a los programas de escuelas de oficios y facultades de ingeniera unos cuantos cursos o crditos sobre sistemas de turbinas elicas [3].
v. Falta de recursos (instructores calificados) para el avance adecuado de los programas de capacitacin
Tambin, la falta de instructores calificados se identific como un obstculo presente y futuro para el desarrollo de la capacidad de entrenamiento en particular, pero tambin de la industria de la energa renovable en general, sobre todo si sta crecer a un ritmo ms acelerado que el actual.
vi. Polticas inciertas
Una de las principales barreras para el desarrollo de los programas de capacitacin es que las polticas no ofrezcan certeza suficiente para dar confianza a quienes invierten en la creacin de capacidades de entrenamiento especficas de la ER. Esta situacin es de particular importancia en el contexto de Mxico.
vii. Falta de cdigos o normas en Mxico
La falta de cdigos o normas en Mxico puede afectar la capacitacin, ya que no existen referencias especficas que se puedan utilizar en el proceso.
b. Qu oportunidades de mejoramiento se tienen?
Para garantizar el xito de los esfuerzos de desarrollo de la fuerza de trabajo, existen varias estipulaciones laborales importantes que se pueden aplicar a la contratacin con apoyo federal a medida que construyamos una red nacional. Se necesitan criterios claros para garantizar la integridad del mercado laboral y de los contratistas que ofrecen este trabajo y la calidad de los empleos que generan [13].
i. Establecer o fortalecer polticas que den certidumbre a las inversiones en capacidad de entrenamiento
Uno de los principales obstculos es que el mercado no est lo suficientemente establecido para apoyar el mayor desarrollo de los programas de capacitacin; por lo tanto, deben aplicarse polticas que den seguridad a quienes invierten en crear esta capacidad. En algunas regiones especficas de Estados Unidos y Canad dichas polticas ya se aplican correctamente en formas tan diversas como incentivos, exenciones fiscales, subvenciones y niveles obligatorios de energa renovable en la red; sin embargo, deben integrarse en una poltica comn para la regin de Amrica del Norte.
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ii. Aprovechar capacidades y mejores prcticas existentes
En principio toda la atencin debe centrarse en la participacin en los programas de capacitacin existentes y en seguir las mejores prcticas. Una vez que el mercado comience a mostrar un crecimiento significativo, el siguiente paso podran ser nuevas capacidades basadas en los programas y prcticas ya existentes.
iii. Implementar nuevos cursos y complementar los existentes
Tratndose de reas en donde se identific falta de capacidad (como cursos o crditos relativos a sistemas de turbinas elicas y calentamiento solar de agua), deben planearse y aplicarse nuevos cursos y agregarse, por ejemplo, a cursos estndar de plomera o de capacitacin en calefaccin, ventilacin y aire acondicionado. Esto sera suficiente para cubrir los requisitos de capacitacin en instalacin en el cercano plazo [3].
iv. Exigir certificacin en ER en contratos
Una poltica de transparencia que ya se aplica en algunas entidades de Estados Unidos y debe ponerse en marcha en todo el mundo es la certificacin de los instaladores que trabajen en proyectos con financiamiento o apoyo pblico, lo que tambin ayudara a evitar la percepcin negativa en el mercado que generen las malas instalaciones y a garantizar que las inversiones pblicas creen valor duradero, desarrollo econmico de calidad y buenos salarios y prestaciones.
v. Fortalecer la acreditacin
Junto con la certificacin obligatoria es imperativo fortalecer y extender la acreditacin de las instituciones que ofrecen la capacitacin, a fin de garantizar uniformidad y calidad en la imparticin de la enseanza. Dicha acreditacin podra modelarse a partir del proceso utilizado por instituciones de mejores prcticas existentes, como el que el Consejo Interestatal de Energa Renovable (IREC) est poniendo en marcha por medio del Instituto de Calidad de la Energa Sustentable (ISPQ) [18].
vi. Obtener el compromiso de la industria de ER
Para que los nuevos programas de capacitacin sean de utilidad y tengan xito deben contar con la participacin de los interesados. As, es fundamental que la industria de ER se comprometa en el desarrollo o expansin de estos programas participando en la elaboracin de programas de estudio y proporcionando acceso a equipo de capacitacin apropiado. Como alternativa se ha sugerido la creacin de alianzas con organizaciones comunitarias para la capacitacin de la fuerza de trabajo pblica y privada [3].
vii. Fortalecer la capacidad de entrenamiento en lnea
La capacidad de entrenamiento en lnea, sobre todo en espaol, podra ser de mucha utilidad para arrancar el mercado de la capacitacin en ER en Mxico.
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c. Qu papel podra desempear un mecanismo de colaboracin trilateral?
i. Facilitar el acceso a informacin sobre capacidad de entrenamiento
Un sistema de informacin comn basado en la red que integre datos de instituciones y capacidad regional de capacitacin podra ayudar a vincular la oferta y la demanda al respecto, pero tambin podra impulsar la colaboracin entre dichas instituciones.
ii. Promover y compartir certificacin y acreditacin comunes
Aplicando las mejores prcticas y por medio de capacidades establecidas se podran promover sistemas comunes de certificacin y acreditacin regional para garantizar calidad al menor costo para la regin.
iii. Promover la capacitacin de tcnicos e ingenieros mexicanos
Evidentemente, Mxico es el pas menos desarrollado en cuanto a capacidad de entrenamiento se refiere y el que quiz tenga el crecimiento ms acelerado en el futuro, por lo que debe ponerse especial inters en generar capacidad regional para su personal tcnico.
Para tal efecto podran utilizarse diferentes vas, desde colaboracin entre compaas de servicios pblicos, sindicatos y universidades, hasta programas especficos.
d. Qu mecanismos financieros (por ejemplo, sector privado, gobiernos, fundaciones filantrpicas y organizaciones internacionales) podran facilitar las oportunidades de capacitacin en energa renovable para estudiantes y expertos de los tres pases?
i. Utilizar acuerdos gubernamentales trilaterales vigentes
Tanto la Comisin para la Cooperacin Ambiental como el Grupo de Trabajo de Amrica del Norte sobre Energa son organizaciones que pueden servir de vehculo para explorar, facilitar y establecer acuerdos trilaterales que los tres pases podran financiar mediante un fondo comn.
ii. Promover acuerdos en la industria
Considerando que el personal capacitado es un elemento fundamental para el crecimiento sustentable de la industria de ER y que algunas compaas tienen o pueden tener proyectos en los tres pases, podra analizarse la creacin de una fuerza de trabajo trilateral pblica y privada para promover alianzas de capacitacin con organizaciones comunitarias.
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3. Evaluacin tecnolgica
3.1 Sistemas fotovoltaicos solares
Los sistemas fotovoltaicos (FV) producen electricidad usando la energa solar para estimular el flujo de electrones y producir corriente directa (CD). Estos sistemas han estado listos para el mercado desde hace muchos aos y se les considera una tecnologa de energa renovable (ER) relativamente madura, utilizada en numerosos proyectos pequeos en toda Amrica del Norte. Puesto que los sistemas FV producen electricidad, se les puede emplear de manera directa para impulsar equipo de diversas clases o convertir su energa a grados variables de calor. La electricidad que producen se puede tambin medir y revender a la compaa elctrica.
Un sistema FV es flexible en trminos de aplicacin e instalacin, no slo por el alto grado de energa que produce, sino tambin porque se puede integrar a la construccin (tanto en el techo como en la fachada), lo que la convierte en una opcin popular de ER para los sistemas de generacin de electricidad a pequea escala.
3.1.1 Componentes
Los sistemas FV constan de mdulos fotovoltaicos (que generan la CD), equipo de distribucin elctrica y de proteccin (para distribuir la electricidad) y otros componentes opcionales que varan de acuerdo con la aplicacin y garantizan la conversin de la potencia y la calidad de la energa, almacenan la electricidad y proveen la estructura de montaje.
Los principales elementos de los sistemas FV son:
Mdulo FV. El mdulo FV es la pieza central del sistema, ya que convierte la luz del sol en corriente directa (CD). Los mdulos comerciales generalmente estn compuestos de un material fotovoltaico con base de silicio, pero tambin hay otros materiales disponibles y las investigaciones recientes de materiales conductores de plstico arrojan resultados promisorios en trminos de eficiencia y bajo costo.
Convertidor. El convertidor transforma la CD del mdulo en corriente alterna (CA), que es la forma comn de electricidad que suministra la red elctrica y utiliza el equipo en edificios y hogares. Los convertidores para aplicaciones unidas a la red tambin pueden ofrecer proteccin de aislamiento (que impide la alimentacin de electricidad a la red en caso de falla) y medidas de calidad de la energa para garantizar que la electricidad alimentada a la red sea del voltaje, corriente y fase correspondientes.
Equipo de distribucin elctrica y proteccin. Se utiliza equipo de distribucin elctrica y de proteccin para llevar la electricidad de los mdulos FV a los dems componentes del sistema. Los dispositivos de proteccin incluyen disyuntores, fusibles e interruptores, que brindan proteccin en caso de sobrecorriente y desconectan puntos en caso de mantenimiento del sistema.
Medidor. Los sistemas FV que alimentan electricidad a la red se conectan ya sea al medidor elctrico existente, a un medidor de alimentacin separado o a un medidor bidireccional, para que se pueda dar seguimiento y medir la electricidad generada por el sistema fotovoltaico.
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Almacenamiento. Los sistemas FV no conectados a la red de electricidad utilizan por lo general bateras para almacenar la energa elctrica y garantizar que se satisfagan las necesidades de electricidad del uso final propuesto y se almacene la electricidad excedente. Por lo tanto, los sistemas de almacenamiento en bateras deben ser del tamao adecuado no slo para proporcionar el nmero deseado de das de autonoma durante periodos de radiacin solar insuficiente, sino tambin para proveer corriente suficiente para satisfacer las necesidades del uso o usos finales propuestos. Dichos sistemas de almacenamiento tambin requieren el uso de un regulador de carga, para garantizar que las bateras se estn cargando al voltaje y a la corriente apropiados. Existen bateras de diversas tecnologas, como las de plomo-cido, que son las ms populares en sistemas comerciales; entre las tecnologas emergentes estn las bateras redox de vanadio (VRB) y los circuitos compensadores, as como la produccin de gas hidrgeno para uso en celdas de combustible [24].
Estructura de montaje. Los mdulos FV, cualquiera que sea la aplicacin, requieren de una estructura de montaje. En el caso de sistemas integrados al edificio, los mdulos por lo general van unidos directamente al techo o a la estructura de pared existente mediante abrazaderas. En estos casos el ngulo del techo o la pared dicta el ngulo al que deben montarse los mdulos. Tambin hay opciones en que los mdulos no se integran al edificio, sino que se montan sobre un sistema de bastidores que puede estar en el techo o en el suelo. Este sistema permite elegir un ngulo de montaje ms especfico para captar la mxima cantidad de radiacin solar incidente y adems puede incorporar opciones ms avanzadas como seguimiento horario y estacional del movimiento del sol para producir an ms electricidad.
3.1.2 Integracin de los principales componentes
Existen dos tipos generales de diseos elctricos para sistemas domsticos de energa FV: los que interactan con la red de la compaa elctrica y no tienen capacidad de respaldo con bateras, y los que usan almacenamiento en bateras e interactan con la red o son totalmente independientes (vase la grfica 8).
Grfica 8. Componentes de un sistema de energa FV
Fuente: A Guide to Photovoltaic (PV) System Design and Installation [25].
Mdulos FV Submdulo de carga crtica
Combinador de circuito de
mdulos FV
Interruptor de mdulos FV
Regulador de carga de bateras de
respaldo Protector de falla a tierra
Mdulo de servicio principal Interruptor
de la compaa elctrica
Interruptor con fusibles
de CA Sistema de energa de respaldo,
convertidor de CD/CA y regulador
de carga de bateras
Compaa elctrica
Sistema de bateras
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3.1.3 Aspectos particulares de diseo, instalacin y operacin y mantenimiento
Diseo
Las tres consideraciones principales que se deben tener en mente al disear un sistema FV son obtener la mxima cantidad de radiacin solar incidente, satisfacer las necesidades de electricidad de la aplicacin propuesta y determinar los requerimientos y alternativas de respaldo.
Obtencin de la mxima cantidad de radiacin solar. Los sistemas FV convierten la luz del sol en energa elctrica y por tanto deben orientarse de forma tal que a lo largo del da y del ao llegue a los mdulos la mxima cantidad de radiacin solar. El primer factor a considerar son las sombras. Es necesario poner especial cuidado en ubicar los mdulos a modo de evitar obstrucciones que los oscurezcan a diversas horas del da y del ao. Al elegir el ngulo de montaje apropiado, lo ms prctico y comn es montar los mdulos en un ngulo similar a la latitud del lugar; sin embargo, esto no siempre es posible por motivos tan diversos como atender restricciones derivadas de la integracin al edificio (por ejemplo, quiz sea necesario montar un mdulo en un ngulo cercano al de la superficie de montaje), generar la mayor cantidad de energa para coincidir con las tarifas de electricidad por tiempo de uso y reducir al mnimo la captacin de nieve abriendo el ngulo.
Dimensionamiento y proteccin del sistema. Al determinar el tamao de los componentes de un sistema FV se debe tomar en cuenta la carga de electricidad de la aplicacin propuesta. Para sistemas que no estn conectados a la red (o independientes), el sistema se disea para satisfacer la fraccin deseada de necesidades de energa (conocida como la fraccin solar). Para un sistema conectado a la red, las dimensiones generalmente las dictan factores distintos a la satisfaccin de la fraccin deseada de la carga de electricidad de un proyecto (por ejemplo, criterios econmicos y sociales como objetivos de energa renovable o reduccin de las emisiones de gases de efecto invernadero). Al determinar el tamao de un sistema sin conexin a la red, son varios los factores que deben considerarse, como el nmero de horas de luz del da, el tamao del banco de bateras y las caractersticas de demanda de electricidad de la carga (lo que se analiza ms adelante en el apartado Respaldo). Otro factor a considerar es el mtodo empleado para conectar los mdulos FV, ya que stos pueden conectarse en serie o en paralelo; la opcin elegida afecta el voltaje y la corriente y por lo tanto las prdidas en la distribucin de la electricidad.
Respaldo. Para determinar el tamao del respaldo de bateras se consideran dos factores principales. El tamao del banco de bateras debe tomar en cuenta las necesidades de electricidad de la carga, as como el nmero de das de energa de respaldo que dicho banco debe proporcionar. Adems, la capacidad del banco es inversamente proporcional a la velocidad a la que se descarga. Esto significa que mientras ms lenta sea la velocidad de descarga, mayor debe ser la capacidad del banco.
Requisitos de cdigo. Al disear el sistema tambin deben observarse los requisitos del cdigo elctrico del lugar en donde se va a instalar. Las consideraciones ms importantes son determinar el tamao de cables y dispositivos de proteccin que soporten la temperatura y la corriente apropiadas, contar con disyuntores en diversos puntos para poder dar mantenimiento a componentes como convertidores y bateras y garantizar que el sistema est debidamente puesto a tierra.
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Instalacin
Durante la instalacin de un sistema fotovoltaico se debe poner especial atencin a diversas cuestiones. De hecho, la instalacin debe ser la especfica para la distribucin de la casa y el tipo de techo [25].
Ubicacin. El instalador de sistemas fotovoltaicos debe ser capaz de reconocer los problemas, necesidades y soluciones especficas del lugar, referentes a la disponibilidad de radiacin solar (sin sombras), el montaje (espacio disponible, condiciones de superficie apropiadas y puntos y superficies de soporte adecuadas) y el espacio de trabajo en general (condiciones de seguridad).
Montaje y maniobras. Dado que buena parte del montaje se realiza en los puntos ms altos de una instalacin, es indispensable contar con conocimientos y aptitudes para maniobrar a fin de evitar riesgos de seguridad y daos materiales.
Ensamble. El ensamble de un sistema fotovoltaico requiere conocimientos tcnicos generales en electricidad, pero tambin ciertas habilidades especficas de este tipo de sistema.
Pruebas, deteccin de fallas, operacin y mantenimiento. Un sistema fotovoltaico requiere una serie de pruebas para verificar que est trabajando de acuerdo con el diseo original y para detectar fallas de funcionamiento.
Una cuadrilla experimentada puede instalar un sistema FV sin bateras de 2 kW en dos a cuatro das/hombre. Los sistemas con respaldo de batera son ms laboriosos por el cableado adicional que se necesita para el submdulo de carga crtica. Un sistema de batera puede aumentar entre 50 y 100 por ciento el tiempo requerido para la instalacin [25].
Los sistemas FV generan electricidad y por tanto su instalacin exige electricistas certificados o su equivalente (dependiendo del lugar). Sin embargo, es posible que tales sistemas tambin requieran otros oficiales, como tcnicos especializados en techos, si los mdulos se instalan en la estructura de un edificio. Los instaladores deben comprender lo importante que es cumplir con las especificaciones de diseo del sistema, a fin de garantizar el desempeo esperado hasta donde sea posible.
Operacin y mantenimiento
Los sistemas FV generalmente tienen requisitos de operacin y mantenimiento integrales. Existen varias opciones disponibles para monitorear la produccin de electricidad, desde simples dispositivos de registro integrados a convertidores o vendidos por separado, hasta programas ms elaborados que permiten el monitoreo y el seguimiento en lnea del desempeo de un sistema fotovoltaico.
Generalmente, el mantenimiento tambin es integral y entre las diversas actividades est verificar que las terminales y conexiones de las bateras no tengan corrosin en el caso de sistemas independientes, los puntos de penetracin al edificio estn sellados, las conexiones elctricas estn ajustadas y las cajas de conexin estn selladas, y que los mdulos FV estn limpios y en buenas condiciones de operacin. Un mtodo para verificar el funcionamiento apropiado de los mdulos es revisar que el voltaje del sistema permanezca en el valor de diseo original o cercano a ste.
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3.2 Sistemas elicos
La elica es una energa renovable que ya alcanz la madurez tecnolgica; es una fuente de electricidad limpia y exitosa, uno de los principales factores de crecimiento econmico, y es la tecnologa de ER de ms rpido crecimiento en el mundo.
La energa que lleva el viento es bsicamente la energa cintica de grandes masas de aire que se mueven sobre la superficie de la tierra. Las aspas de una turbina elica transforman esta energa cintica en formas mecnicas o elctricas, dependiendo de las necesidades del usuario final. La energa mecnica se usa sobre todo para bombear agua en regiones rurales o remotas, mientras que las turbinas elicas generan electricidad para viviendas y negocios, as como para compaas de generacin de electricidad a gran escala.
Las turbinas elicas vienen en dos diseos bsicos: de eje vertical (los ms famosos son los diseos Darrieus y Savonius) y de eje horizontal, que son mquinas tipo ventilador. Las de eje horizontal son las ms comunes hoy da y la mayor parte de todas las turbinas generadoras en el mercado mundial son de este tipo.
Las turbinas tambin se pueden clasificar de acuerdo con su aerodinmica. As, la interaccin aerodinmica de las aspas con el viento puede ser por arrastre o elevacin o una combinacin de ambas.
Los sistemas de energa elica vienen en muchos tamaos, pero en general se pueden clasificar segn el tamao de la rueda mvil o rotor como grandes, medianos o pequeos. Los generadores grandes (turbinas elicas de megavatios de potencia) normalmente forman parte de granjas elicas y estn en conexin directa a la red elctrica, en tanto que las turbinas elicas medianas y pequeas por lo general se utilizan en forma individual para ciertas aplicaciones especficas y locales.
Turbinas elicas de megavatios de potencia. Lo comn es que se instalen en granjas elicas. Granja elica significa un grupo de turbinas instaladas en el mismo lugar para producir energa elctrica. Una granja grande puede tener docenas o cientos de turbinas y cubrir un rea de cientos de kilmetros cuadrados. Tambin puede estar localizada aguas adentro para aprovechar los fuertes vientos que soplan sobre la superficie de ocanos o lagos. Las turbinas elicas con capacidad de 100 o ms kilovatios (kW) se consideran turbinas elicas de generacin a escala de compaa elctrica.
Turbinas elicas de tamao pequeo y mediano. Segn la convencin general, las turbinas de tamao mediano son aquellas con capacidad nominal de hasta 100 kilovatios. Aunque su aportacin energtica es menor en trminos absolutos, son de gran ayuda para muchas personas que viven en comunidades rurales; tambin estn comenzando a hacer su aparicin en el mercado de electricidad interconectada y en algunas aplicaciones sin conexin a la red en todo el mundo.
3.2.1 Componentes
Una instalacin de energa elica est integrada por numerosos componentes; entre los directamente relacionados con los subsistemas de las turbinas estn los siguientes:
Rotor. El ensamble del rotor consta de un buje y de las aspas, cuya funcin es convertir la energa del aire que pasa en energa rotatoria del eje. Una turbina elica como las de las compaas elctricas tiene tres aspas de alta tecnologa hechas de materiales
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laminados que deben tener alta relacin entre el peso y la resistencia, como metales compuestos, madera de balsa, fibra de carbono y fibra de vidrio, y es frecuente que tambin incluyan material de proteccin contra rayos. El aspa de la turbina de elevacin tiene forma aerodinmica, como el ala de un avin, para extraer la mxima cantidad de energa del viento. Cada aspa est unida al buje del rotor y tiene un mecanismo de inclinacin en el medio para que el aspa gire sobre su eje y pueda aprovechar las diferentes velocidades del viento.
Gndola. La gndola es el receptculo del tren motriz. Este ltimo comnmente incluye una caja de transmisin, la que es impulsada por el rotor por medio de un eje y tiene como funcin principal incrementar las revoluciones por minuto hasta una velocidad apropiada para el generador elctrico. Como mecanismo de seguridad, el eje por lo general tiene dos sistemas de frenado independientes. La caja de transmisin debe tener la fuerza suficiente para manejar los frecuentes cambios de potencia ocasionados por los cambios en la velocidad del viento. La turbina tiene un sistema de orientacin para mantener el rotor de cara al viento.
Torre. Se utiliza una torre alta para captar la mxima cantidad de energa del viento. Su altura es de 30 metros o ms sobre el nivel del suelo, para que la turbina elica pueda aprovechar corrientes ms rpidas y menos turbulentas. La gndola y el generador estn montados en la parte superior de esta torre, que por lo general est hecha de varias secciones tubulares de acero unidas con pernos y revestidas con pinturas y selladores. Para la instalacin de una torre tan alta, de la gndola y el rotor se necesita una gra de extraordinaria altura y capacidad.
Sistema de control. La operacin de la turbina elica se regula por medio de equipo electrnico que incluye un mdulo de control computarizado que responde a los datos alimentados por numerosos sensores. Los sensores leen variables importantes como velocidad y direccin del viento, velocidad del rotor, paso de las aspas, vibracin de la turbina, temperatura del lubricante, cantidad de generacin de energa elctrica, etc. Un sistema de seguridad puede anular el controlador en caso de emergencia. Para controlar la potencia de salida y acondicionarla para igualar el voltaje, la corriente y la fase de la red receptora, el generador est equipado con un control remoto y un sistema de monitoreo.
Cimientos. Lo comn es que la torre est anclada a cimientos por medio de una base plana y varillas enclavadas al concreto o atornilladas a un soporte empotrado. Los cimientos de las torres tubulares se disean partiendo ya sea de una losa o de construcciones de pilotes mltiples o de un solo pilote, dependiendo de las condiciones del suelo en donde se est montando la turbina. Adems de la instalacin de cada una de las turbinas, es necesario ejecutar otras obras en el sitio, por ejemplo: tendido del cableado elctrico, conexin elctrica de las turbinas a la red de energa, vas de acceso, equipo de soporte al suelo y construccin e instalacin de una subestacin elctrica.
Los sistemas de energa elica pequeos son ms simples que las turbinas de megavatios de potencia. En general constan de rotor, cola, generador o alternador montado sobre un marco, torre, cableado, reguladores, convertidores y, en caso necesario, bateras. Estas turbinas elicas pequeas normalmente generan corriente directa, por lo que necesitan usar un convertidor para transformar la corriente directa de las bateras en la corriente alterna con que funcionan los electrodomsticos.
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3.2.2 Integracin de los principales componentes
Las turbinas elicas convierten la energa del aire que corre en energa giratoria del eje, la que impulsa un generador de electricidad. La cantidad de electricidad que una turbina puede generar la determina en primera instancia el tamao de sus aspas, y por tanto este parmetro define el rea de barrido, o la cantidad de viento que intercepta la turbina. Las aspas estn montadas en la parte superior de una torre alta conectada a un tren motriz, generalmente con una caja de transmisin, que transfiere la energa giratoria de las aspas a un generador que convierte esa energa en electricidad. El eje, el tren motriz y el generador estn cubiertos por una coraza protectora llamada gndola. Dentro de la gndola tambin est el equipo electrnico y elctrico, incluidos controles, cables elctricos, equipo de soporte a tierra y equipo de interconexin. Todo este equipo controla la turbina, garantiza mxima productividad y transmite la electricidad generada (vase la grfica 9).
Grfica 9. Componentes de un sistema de energa elica
Cimientos (1) Conexin a la red elctrica (2) Torre (3) Escalera de acceso (4) Sistema de orientacin (5) Gndola (6) Generador (7) Anemmetro (8) Freno (9) Transmisin (10) Pala [aspa] (11) Inclinacin de la pala [aspa] (12) Buje del rotor (13)
Fuente: Wikipedia [26].
Los sistemas de energa elica pequeos se utilizan sobre todo para el autoabastecimiento de electricidad para uso domstico o para sistemas de bombeo de agua y pueden estar conectados a la red o ser sistemas independientes, en cuyo caso tambin incluyen algn tipo de sistema de almacenamiento de energa (vase la grfica 10).
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Grfica 10. Diagrama de un sistema pequeo de energa elica conectado a la red
Fuente: Ministerio de Agricultura, Alimentos y Asuntos del Campo de Ontario, Canad [27].
Wind Turbina = Turbina elica
AC to Gris = CA a la red AC Utility Meter = Medidor de CA de la compaa elctrica
DC Voltage Input = Entrada de voltaje de CD AC Voltage Input = Entrada de voltaje de CA
Main Utility Breaker Panel = Mdulo principal de interruptores de la compaa elctrica AC Electrical Circuits = Circuitos elctricos de CA
Inverter & Interconnects = Convertidor e interconectores
3.2.3 Aspectos particulares de diseo, instalacin, operacin y mantenimiento
Los requisitos de diseo e instalacin de un sistema de turbinas elicas dependen sobre todo del tamao. Los sistemas pequeos pueden ser instalados por el propietario de la vivienda, pero los grandes conllevan operaciones complejas.
Diseo
Entre las consideraciones principales a tener en cuenta al disear un sistema elico cabe mencionar las siguientes.
Evaluacin de recursos. La evaluacin de los recursos elicos es un elemento clave en el diseo de un sistema elico, ya que la disponibilidad de viento es esencial para la factibilidad tcnica y econmica del proyecto; adems, es fundamental conocer las variaciones horarias y estacionales de la intensidad y direccin del viento (junto con otros factores secundarios como humedad relativa) para definir cul es la tecnologa ms adecuada.
Seleccin y distribucin del sitio. La seleccin del sitio para un sistema grande o la determinacin del lugar apropiado para un sistema pequeo es de suma importancia. Por ejemplo, es preferible un sitio en la parte alta del lado expuesto al viento de una colina, pues la turbina tendr ms acceso a los vientos, que en una hondonada o en el lado protegido de la colina dentro de la misma propiedad. Adems, deben considerarse obstculos como rboles, casas y cobertizos, al igual que posibles obstrucciones futuras como construcciones nuevas o rboles que no han alcanzado su altura total. Asimismo,
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la turbina necesita situarse viento arriba de edificios y rboles y sobresalir 10 metros de todo cuanto exista en un radio de 100 metros.
Seleccin de turbinas. Las turbinas elicas modernas estn hechas para trabajar 120,000 horas durante su ciclo de vida estimado de 20 aos. Puesto que a mayor altura el viento es ms intenso, mientras ms alta sea la torre mayor ser la cantidad de energa que produzca el sistema elico; por lo tanto, con la inversin de cantidades relativamente pequeas en elevar la altura de la torre, se pueden obtener ndices muy altos de produccin de energa. La torre tambin eleva la turbina por arriba de la turbulencia de aire que pueda haber cerca del suelo debido a obstrucciones como cerros, edificios y rboles.
Cimientos. El tipo de anclaje o cimientos apropiados lo determina el tipo de suelo en donde se va a levantar la turbina. Las turbinas pequeas casi nunca necesitan cimientos.
Requisitos de cdigos y de seguridad. La instalacin de una turbina elica debe cumplir con ciertos cdigos elctricos. Los requisitos de dichos cdigos ponen especial nfasis en cuestiones como parmetros apropiados de cableado e instalacin y el uso de componentes con certificacin de seguridad elctrica y contra incendios otorgada por laboratorios de pruebas aprobados.
Instalacin
Los aspectos relacionados con la instalacin de sistemas elicos depende del tamao de dichos sistemas.
Turbinas de megavatios de potencia. La instalacin de una turbina elica grande es una labor titnica. En primer lugar, es necesario planear y organizar muy bien la transportacin de sus componentes, dado su tamao, peso y longitud; el transporte y la logstica y la fabricacin y ensamble en el sitio exigen soluciones innovadoras. Asimismo, adems de las maniobras para ensamblar la propia turbina en el sitio, podran necesitarse obras como construccin de una red de vas de acceso y de los cimientos, tendido del cableado e instalacin de una subestacin elctrica.
Turbinas elicas pequeas. Los sistemas de energa elica pequeos se instalan en forma muy diferente a los de enormes dimensiones. Por ejemplo, el mismo propietario o una persona con conocimientos de construccin bsicos puede instalar una turbina de menos de tres metros de dimetro. Gracias al uso de mstiles y torres ligeras abatibles para turbinas pequeas, la instalacin nunca fue tan fcil. Sin embargo, el riesgo es proporcional al tamao de la turbina que se est instalando, ya que a mayor tamao de la turbina, sus componentes son ms pesados y en algunos casos podra requerirse equipo especial. En el caso de una turbina elica mediana, la mejor opcin es dejar la instalacin en manos de un contratista profesional y experimentado, ya que se necesita equipo especializado para el proceso de levantamiento.
Operacin y mantenimiento
Para que los sistemas elicos alcancen sus metas de operacin, es importante que reciban el mantenimiento adecuado. El costo de mantenimiento de las turbinas normalmente es inferior al de las formas convencionales de generacin de electricidad. El mantenimiento programado se realiza dos veces al ao, con un tiempo de paro de entre 12 y 18 horas por turbina. En general, slo unas cuantas turbinas de una instalacin quedan fuera de servicio a
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la vez por actividades de mantenimiento. La nica ocasin en que se cierra toda la granja es cuando se da mantenimiento a la subestacin; la duracin aproximada de dicha actividad es de apenas 12 horas y se realiza dos veces al ao, durante periodos de baja produccin.
Las aplicaciones de energa elica estn entre las que someten a cajas de transmisin y generadores a mayores esfuerzos, por las cargas variables que son tan difciles de predecir. Por lo tanto, esos dos componentes son precisamente los que exigen ms mantenimiento. Adems, son dos de las partes ms expuestas a la friccin y al desgaste, y en ocasiones se necesita una gra de grandes dimensiones para repararlos.
Las aspas no requieren mantenimiento especial. El nico mantenimiento programado que necesitan es para limpiarlas o para hacer una inspeccin ocular de su integridad.
Al igual que las turbinas elicas grandes, las pequeas tambin precisan cierto mantenimiento anual. Sus principales componentes deben revisarse para verificar que no haya corrosin; tanto clavijas como conexiones elctricas deben inspeccionarse y ajustarse de ser necesario. Despus de algunos aos, pudiera ser necesario reemplazar las aspas o los cojinetes. La unin en el borde frontal de las aspas tambin debe revisarse para verificar su desgaste, y reemplazarse en caso necesario.
3.3 Calentadores solares de agua
Los calentadores solares de agua (CSA) son sistemas que usan la energa solar directa e indirecta: un colector solar calienta un fluido motor que transfiere el calor del sol a un tanque de almacenamiento o cisterna.
Estos sistemas se pueden usar para el calentamiento directo o indirecto del agua para aplicaciones muy diversas en viviendas, negocios, la industria o la agricultura, por ejemplo:
agua caliente para uso domstico, albercas, calefaccin radiante, calefaccin o acondicionamiento de interiores;
agua caliente de proceso en condominios horizontales y edificios de departamentos y en aplicaciones comerciales e institucionales, como escuelas, centros de salud, hospitales, oficinas, edificios, restaurantes y hoteles;
pequeas aplicaciones comerciales e industriales como lavados de autos, lavanderas y granjas pisccolas;
grandes cargas industriales y redes de calefaccin distritales.
Los sistemas CSA se pueden clasificar en activos o pasivos, dependiendo de la forma en que el calor captado circula en el sistema:
Activos. Los sistemas CSA activos tienen bombas de circulacin y controles y se subdividen en dos categoras generales:
o De circulacin directa o bucle abierto. Las bombas hacen circular el agua por los colectores hacia la instalacin de uso final. Funcionan bien en climas en donde rara vez hay heladas.
o De circulacin indirecta o bucle cerrado. Las bombas hacen circular un fluido anticongelante de transferencia de calor por los colectores hasta el intercambiador de
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calor que calienta el agua que entra a la instalacin. Normalmente se utilizan en climas propensos a temperaturas de congelacin.
Pasivos. Los sistemas CSA pasivos funcionan con conveccin natural, lo que hace que el lquido de calentamiento circule en un circuito vertical de bucle cerrado sin necesidad de bomba convencional. Hay dos tipos bsicos de sistemas pasivos:
o Termosifn. El agua corre por el sistema cuando el agua caliente se eleva y el agua fra baja. El colector debe instalarse debajo del tanque de almacenamiento para que el agua caliente suba y caiga en el tanque. Estos sistemas son confiables, pero los contratistas deben poner especial atencin al diseo del techo debido al peso del tanque. Estos sistemas son ms caros que los sistemas pasivos de almacenamiento integrado en el colector.
o Almacenamiento integrado en el colector. En este caso, el agua caliente se almacena en el propio colector. El agua fra pasa poco a poco por el colector, donde el sol la calienta. El agua baja de la parte superior, donde est ms caliente, desplazando el agua fra hacia el fondo. Este sistema es simple porque no necesita bombas ni reguladores. Funciona mejor en reas donde la temperatura rara vez desciende por debajo del punto de congelacin y donde las necesidades de agua caliente para uso domstico son mayores durante el da y por la noche.
3.3.1 Componentes
Los principales componentes de un sistema CSA son: colectores, tanques de almacenamiento, sistemas de circulacin y sistemas de respaldo.
Colectores. El colector solar es la pieza principal de un sistema CSA, ya que capta energa solar y la transmite al fluido motor para calentarlo. Utilizando electricidad domstica o solar, el fluido se hace correr por la tubera para llevar el calor desde el medio absorbente hasta un tanque de almacenamiento aislado, en ocasiones directamente o a travs de un intercambiador de calor, o hasta otro dispositivo para usar el fluido calentado. El colector puede ser una simple caja aislada con tapa de vidrio, con un absorbente solar plano hecho de una hoja metlica unida por debajo
