Destiladores
solares
Juan
Bermúdez Torres
Investigador Agregado.
Ciro Bergues Ricardo
Investigador Auxiliar.
Francisco
Zenón Cobián
Especialista
en Investigaciones.
Miembros
de CUBASOLAR.
Centro de Investigaciones de Energía Solar (CIES).
E-mail: bermudez@cies.ciges.inf.cu.
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La destilación
solar contribuye al aumento de la sostenibilidad
de los sistemas de aprovechamiento de las fuentes renovables
de energía.
De los métodos
de depuración de agua para su uso específico en baterías
acumuladoras, la utilización de destiladores solares resulta el
más adecuado en el escenario donde cumplen su función los
sistemas de generación eléctrica. La fuente energética
primaria (la radiación solar) se conjuga con la esencia misma de
los sistemas de energías renovables; la calidad del agua obtenida
es óptima para lo que se utiliza; la sencillez de los equipos no
requiere de personal altamente calificado para su explotación,
mantenimiento y reparación; sus costos resultan asequibles, y los
volúmenes de agua que se obtienen con estos equipos cubren el ciento
por ciento de las demandas durante los 365 días del año.
En el Centro de Investigaciones de Energía Solar (CIES) se ha desarrollado
una serie de prototipos de destiladores, cuyas características
principales se refieren a continuación: destilador de cascada:
1 m2; destilador de poceta con cubierta en
V: 58 m2; destilador de poceta con materiales
de la construcción civil: 3,7 m2, y
destilador de poceta plástico de 0,5 m2.
El último prototipo estudiado ha introducido el polietileno negro
de alta densidad como un material constructivo apropiado para el régimen
de explotación en que operan los destiladores solares, por sus
costos relativamente bajos con relación a los metales y su resistencia
a la corrosión en nuestras condiciones climáticas. Se encuentran
en explotación equipos por más de cinco años consecutivos,
sin deterioro de las propiedades del material.
Introducción
de destiladores solares en la práctica social
La profusa instalación de sistemas solares fotovoltaicos para la
electrificación en escuelas, comunidades, consultorios médicos
rurales y otros objetivos económicos y sociales en todo el país,
es un resultado elocuente del programa cubano para la introducción
y el aprovechamiento de las fuentes renovables de energía.
La necesidad del suministro de agua destilada a los sistemas de acumulación
energética de las instalaciones, basadas en el aprovechamiento
de las fuentes renovables de energía, ha servido de base en el
desarrollo de prototipos y modelos de destiladores solares.
Se ha comenzado la introducción de destiladores solares en sistemas
fotovoltaicos autónomos, como por ejemplo el instalado en la comunidad
de Santa María del Loreto en el municipio Songo-La Maya, Santiago
de Cuba (Fig. 1), que fue electrificada con una Central Fotovoltaica de
25 kWp.

Fig. 1. Destilador solar junto con los paneles
del sistema fotovoltaico autónomo instalado
en la comunidad de Santa María
del Loreto, en Santiago de Cuba.
En 1997 se inició
la primera etapa cuando se instalaron el banco de batería (3 600
Ah) y el sistema de control (MP-60), aunque sólo con una potencia
de generación en paneles solares de 11 kW, en sustitución
de un viejo grupo electrógeno diésel que brindaba un servicio
intermitente por la falta de combustible, piezas de repuesto y lubricantes,
con lo que mejoraron considerablemente las condiciones de vida locales.

Fig. 2. Banco de baterías del sistema solar fotovoltaico
autónomo instaladoen la comunidad de Santa María
del Loreto.
Con
la ejecución de este proyecto fueron electrificados cincuenta objetivos
sociales y económicos (43 viviendas rurales, un círculo
social, una escuela, una posta médica, una tienda de víveres,
una despulpadora de café, un complejo cafetalero, la caseta del
sistema de control y regulación de la central fotovoltaica) y la
avenida principal de la comunidad. La población beneficiada asciende
a 184 personas, de los cuales 86 son mujeres (de ellas,
34 niñas y adolescentes) y 98 hombres (de ellos, 33 niños
y adolescentes).
Con la
aplicación de la destilación solar se solucionó la
carencia anteriormente planteada al sistema, ya que se ha logrado la capacidad
de agua destilada necesaria para mantener el nivel de funcionamiento del
banco de baterías del sistema fotovoltaico autónomo (Fig.
2). Además, ha sido de gran aceptación por los usuarios,
pues cuentan con el agua destilada in situ que permite mantener el funcionamiento
normal del sistema.
Sobre la base de las experiencias anteriores se proyecta generalizar la
introducción de destiladores solares plásticos (Fig. 3),
en una primera etapa a los sistemas fotovoltaicos autónomos instalados
en la actualidad en las más de dos mil escuelas rurales electrificadas
por el Programa Educativo Audiovisual del Gobierno cubano a todo lo largo
y ancho del país.

Fig. 3. Modelo de destilador solar para los sistemas fotovoltaicos
autónomos del Programa educativo audiovisual que desarrolla
el Estado cubano en todas las provincias.
En etapas
siguientes se cubrirá la demanda de agua en instalaciones que prestan
servicios en salas de televisión y vídeo, consultorios del
médico de la familia, policlínicos y otros objetos sociales
beneficiados por los programas de la Revolución. Para ello se han
diseñado dos modelos de destiladores con capacidades de producción
respectivas de 0,4 a 0,5 L/día (0,16 m2
de superficie de espejo líquido) y de 3 a 4 L/día con un
área útil de 1 m2. El costo de
cada uno de los modelos es $24,11, en moneda nacional, y $150,70, en moneda
libremente convertible, para las primeras producciones seriadas.
Esta tecnología será útil en otras aplicaciones,
tales como el suministro a baterías de medios de transporte en
general, la potabilización de agua de mar o salinizada para el
consumo humano y el regadío en zonas donde la escasez de agua y
la demanda permitan la instalación de sistemas de forma económica.
Impacto económico
El ahorro energético resultante de la aplicación de la tecnología,
que no consume electricidad para su funcionamiento es de 1 000 kWh/año,
por lo que al compararlo con los gastos del destilador convencional ascendentes
a 0,5 kWh/L, se obtiene un ahorro global de 36 500 kWh/año. Se
añade la eliminación del consumo de agua de enfriamiento
(10 L por cada litro de agua destilada en un equipo eléctrico),
que resulta un ahorro anual de
20 000 L. Además, el costo calculado del litro de agua destilada
para el equipo analizado es de $0,013, inferior al de un destilador eléctrico
($0,03).
Impacto social
Estudios realizados sobre los beneficios reportados por la electrificación
autónoma, utilizando como fuente primaria las renovables, han arrojado
resultados diversos en distintas zonas rurales y resuelto los problemas
concretos, ya que se presentan casos en los cuales la aceptación
por parte de los beneficiarios es casi absoluta; pero en otros han chocado
con intereses infraestructurales anteriores, para los cuales las soluciones
propuestas no han cubierto totalmente las expectativas.
No obstante, el saldo en general puede considerarse positivo porque han
incidido satisfactoriamente en un indicador muy importante: del 94 % de
electrificación logrado con el Sistema Electroenergético
Nacional, se aumentó hasta 98 % debido a la utilización
de las fuentes renovables de energía, entre ellas la hidroeléctrica,
la fotovoltaica, la eólica y los sistemas híbridos.
Se ha hecho llegar la electricidad a pobladores de zonas rurales, donde
no es factible su incorporación al Sistema Electroenergético
Nacional por diversas causas. Ejemplos concretos resultan las más
de dos mil escuelas rurales y más de mil salas de vídeo
que han sido beneficiadas por el Programa Educativo Audiovisual, más
de doscientos consultorios del médico de la familia, cerca de cien
círculos sociales, doscientas viviendas rurales y otros objetivos.
La inserción de la destilación solar como complemento lógico
de los sistemas que utilizan como fuente primaria la renovable, aumenta
su sosteniblidad y se prolonga el tiempo de vida útil de los sistemas.
Esto eleva la confiabilidad de los equipos en explotación y deberá
incidir favorablemente en su aceptación por parte de los beneficiarios
(Fig. 4).

Fig. 4. La población siempre agradece el servicio de agua potable
y contribuye de forma activa al mantenimiento de los sistemas
de abastecimiento cuando participa en el proceso.
Asimismo, las personas
se apropiarán de una nueva tecnología que amplía
su campo cognoscitivo en cuanto a los adelantos científico-técnicos
actuales, que son difíciles de asimilar si no se cuenta con la
presencia física de la infraestructura en funcionamiento.
Un aspecto que es necesario tener en cuenta es la necesidad de incentivar
el sentido de pertenencia de los sistemas por parte de los usuarios, ya
que por el carácter de su entrega gratuita en la mayoría
de los casos, o en otros solamente el cobro del servicio que prestan sin
que medien costos de infraestructura y su instalación, se ha notado
tendencia al desinterés por el cuidado y mantenimiento sistemático
de estos sistemas, por lo que se impone estudiar formas de pago individual
al alcance de las posibilidades de los beneficiarios y la formación
de fondos para el mantenimiento de la técnica. En esto, la educación
económica, energética y ambiental a la población
desempeña un papel importante respecto a la relación existente
entre las fuentes renovables de energía y la ecología.
Material |
CIE
(MJ/m2mat) |
Electricidad |
Petróleo |
Carbón |
kgCO2/kg |
Polietileno
de alta densidad
Vidrio plano de 4 mm
Totales |
2
082,0
138,0
2 220,0 |
520,5
20,7
541,2 |
1
561,5
117,3
1678,8 |
-
-
- |
123,0
8,7
131,7 |
Coeficientes de inversiones
energéticas (CIE) y cantidades
de CO2 emitidas según la fuente de energía.
Impacto medioambiental
El impacto medioambiental de los equipos se reduce a la cantidad de energía
consumida y de emanaciones de gases de efecto invernadero equivalente
generados durante la fabricación de los materiales que integran
los equipos. Estos índices se exponen en la tabla.
Proyecciones
El aumento de la sostenibilidad de los sistemas mediante la introducción
de la destilación solar incide positivamente en la confiabilidad
de los sistemas y, por tanto, en el aumento de su nivel de aceptación.
Existen opciones reales de producción cooperada de destiladores
solares para cubrir todas las necesidades planteadas fundamentalmente
para aplicaciones, tales como el llenado de baterías de sistemas
de acumulación eléctrica, la utilización en necesidades
propias de policlínicos y consultorios del médico de la
familia y en perspectiva la potabilización de agua de mar.
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