Energización
rural

 

 

Por
Emir Madruga Rodríguez*

Hablamos de energización y no de electrificación, rompiendo los esquemas habituales.

 

Cuba, en su estrategia de Revolución Energética, identificó la electricidad como el principal portador energético para más de 95% de la población que dispone de servicio, optimizó mediante el ahorro en su uso final los consumos fundamentales de las viviendas y mantuvo el servicio de gas manufacturado a las poblaciones mediante red. Todas estas soluciones, además del ahorro que generan, aumentan la calidad de vida de la población servida.
Esta calidad de vida alcanzada debe ser la meta o el paradigma que se debe lograr progresivamente en las viviendas sin servicio eléctrico actualmente.

Por otra parte, la estructura de consumo de portadores y la disponibilidad de los portadores locales cambió radicalmente, lo que debe tenerse en cuenta al analizar las soluciones con fuentes locales o territoriales.

Las viviendas pendientes de energización se estima que sumen unas 170 000, mayormente concentradas en las zonas montañosas del país, ya que el nivel de electrificación rural por todas las vías y fuentes solo alcanza 81%.

Según datos publicados por la Oficina Nacional de Estadísticas, en el país existen 167 754 viviendas sin electrificar, de las cuales 58 385 pueden electrificarse a través del Sistema Electroenergético Nacional (SEN), quedando un total de 109 369 viviendas no electrificables por medios convencionales.

Muchas de esas viviendas están agrupadas en pequeños núcleos poblacionales o barrios. En cada territorio se deberá conocer con el mayor detalle posible esta distribución, que pudiera facilitar las soluciones (precisamente a estas 100 000 viviendas deberá dirigirse concretamente el esfuerzo actual).

Si se trata de electrificar núcleos poblacionales con viviendas agrupadas, hay que analizar las disponibilidades locales de fuentes apropiadas para el aprovechamiento hidroenergético (están estudiadas las posibilidades de más de 400 minihidroeléctricas en el país, de ellas más de 200 están ya construidas y unas 160 en funcionamiento, dando servicios a más de 30 000 habitantes en zonas montañosas; el resto están abandonadas o pendientes de detalles de la construcción o de las líneas eléctricas).

Actualmente, más de 8 000 familias tienen servicio eléctrico total o parcial a partir de las minihidroeléctricas en operación, por lo que no se cuentan entre las pendientes de electrificación, y un elevado número de ellas pudieran disfrutar de las soluciones que el país instrumentó para el resto de la población servida, a partir de un análisis casuístico de cada instalación para la introducción de arreglos y mejoras, ampliaciones y acomodos de carga. Con el rescate y terminación de más de 40 instalaciones pendientes pudieran incorporarse más de 2 600 núcleos a esta solución.

Se deberá, adicionalmente, estudiar el ulterior desarrollo de un programa de aprovechamiento de la hidroenergía como solución de fondo.

Transformación vs. despilfarro
La energía ni se crea ni se destruye, solamente se transforma o despilfarra. Cada transformación provoca pérdidas, de ahí la gran importancia de seleccionar para cada necesidad la forma de energía o portador energético idóneo para aportar soluciones, sobre todo cuando la naturaleza la pone en nuestras manos, con lo que se elimina toda forma de dependencia.

El portador energético más caro es aquel del que no se dispone cuando se necesita y, por su parte, el más barato es el que se utiliza con la eficiencia óptima.

Las opciones para la energización rural remota y de zonas montañosas y difícil acceso se deben seleccionar tomando en consideración el impacto político, social, económico, ambiental y el desarrollo a corto, mediano y largo plazos, en comparación con soluciones convencionales reales equivalentes y, desde luego, tomando en cuenta los recursos financieros y materiales disponibles en el tiempo.

Criterios sobre la energización rural
En cada análisis particular de energización rural se recomienda actualizar, de manera exhaustiva, el inventario de todas las fuentes disponibles, principalmente las locales, y comenzar el análisis pormenorizado de las demandas o servicios energéticos imprescindibles:

1. Electricidad. Usarla solamente en servicios imprescindibles. Por ejemplo, en una casa, en iluminación nocturna, en equipos de refrigeración, televisión, radio y otros electrodomésticos necesarios y con alta eficiencia. Esto estaría cubierto con el desarrollo del programa de electrificación puesto en marcha por CUBASOLAR a solicitud del Ministerio para la Inversión Extranjera y Colaboración Extranjera (MINVEC) y del CECM, pero que por el financiamiento requerido por vivienda (1 856,21 CUC ), solo será posible completarlo progresivamente. Puede existir una solución temporal, transitoria y parcial al problema de la iluminación actual, desarrollando ideas, como el aprovechamiento de la modularidad de las soluciones fotovoltaicas, e iniciar el programa con una primera etapa dirigida solo al alumbrado, minimizando los costos.

2. Iluminación y ventilación. Agotar las posibilidades de aplicar los principios de la física ambiental y la arquitectura bioclimática para reducir al mínimo imprescindible las necesidades energéticas y lograr el nivel de confort adecuado, mediante la correcta orientación, ubicación y distribución interna de las edificaciones; la ubicación adecuada de ventanas, vanos, monitores, lucernarios y tragaluces; el aislamiento térmico de los techos; el apantallamiento natural y artificial; la selección de los colores de techos, paredes y ventanas, y el adecuado balance entre todos los factores. De requerirse, utilizar los niveles óptimos de iluminación y ventilación para cada uso final, priorizar circuitos seccionados e iluminar de forma puntual con tubos fluorescentes, compactos, diodos luminiscentes, temporizadores y detectores de presencia, etcétera.

3. Calentamiento y secado. Usar el calentamiento solar para agua, aire y otros usos mediante calentadores, secadores, etc. La introducción de calentadores solares en las viviendas hoy no electrificadas y que tengan servicio de acueducto contribuiría grandemente a la solución parcial, ya que cocinar en definitiva es calentar y mantener calientes los alimentos en cocción.

4. Abastecimiento de agua. Tomar en consideración las fuentes y el uso final, y considerar por orden los procedimientos siguientes: acueductos por gravedad, recolección del agua de lluvia (aljibes, estanques), arietes hidráulicos, turbinas hidráulicas-bombas, molinos de viento, bombas de tiro animal, bombas de cuerda, bombas solares y tratamientos para la reutilización y desalinización.

5. Fuerza. Evaluar las posibilidades de acoplamiento directo a turbinas y ruedas hidráulicas de despulpadoras, molinos, compresores y arreadores; utilización de biogás en motores de combustión interna, motores de combustión externa o máquinas de vapor, con el uso de biomasas residuales como combustible. Velar por el dimensionamiento y el diseño adecuado a cada necesidad y por el uso de la energía secundaria.

6. Cocción de alimentos y portadores energéticos domésticos. Aunque la cocción representa el problema imprescindible, se deben incluir en los análisis soluciones al suministro y esterilización de agua, hervido de ropas, preparación de alimento animal, conservación de alimentos, calentamiento de agua, y alumbrado, radio, televisión y refrigeración, etcétera (servicios energéticos casi imprescindibles).

Los principales factores que se deben considerar son:

• Usar los combustibles disponibles de la forma más eficiente.
• Generalización de las cocinas más eficientes para cada combustible.
• Generalización de ollas de presión.
• Evaluar la posibilidad del uso de cocinas eléctricas, ollas arroceras y reinas, ollas de presión, en los lugares donde haya instalaciones hidroeléctricas con capacidad suficiente. Pensar en soluciones a partir de fuentes intermitentes (solar fotovoltaica y térmica, y eólica) que requieren de acumulación, no sería real por el momento, aunque debe ser tema de observación, seguimiento e investigación aplicable en su momento.

En las soluciones locales continuarán teniendo una participación cada vez más significativa las biomasas no cañeras, como la leña y el carbón, utilizadas racionalmente, además de los residuales industriales, agropecuarios, en su uso directo o como biogás, cuya aplicación conllevará también beneficios ambientales y la obtención de biofertilizantes y otros productos.

El biogás para cocinar es una de las formas más baratas y eficientes de asegurar este servicio, además de que su uso puede atenuar la deforestación derivada del empleo indiscriminado de la leña y el carbón.

Adicionalmente a su beneficio energético por la producción de biogás, el tratamiento de los vertimientos tiene un efecto inmediato en la descontaminación y aporta una producción adicional de biofertilizante rico en potasio y activo como mejorador de suelos.
Se deberá trabajar también en el secado solar de la

leña, tanto como combustible directo como para la producción de carbón, lo cual incrementa su eficiencia energética en más de 20%, así como en la aplicación de medidas para el manejo y ordenación de bosques, que incluyen los cortes finales, podas y mayor aprovechamiento de los residuos forestales.

En razón de su beneficio en relación con la leña, se deberá priorizar la producción de carbón, mediante la generalización progresiva de los hornos brasileños tipo colmena, en los que se alcanza ya un incremento de eficiencia de 30% en la conversión de leña a carbón comparado con los hornos de tierra tradicionales y, según la experiencia internacional, se podrá llegar al 70%. Para producciones menores se pueden utilizar hornos metálicos, inclusive portátiles.

Otras biomasas combustibles se manifiestan localmente con variado potencial, siendo el más significativo la cáscara de arroz y en menor medida el aserrín y la viruta, los conos de pino, el afrecho de café, las cáscaras de coco y otras.

Una simple ojeada a los valores comparativos de estos combustibles aclara al lector los sólidos argumentos que impulsan a la utilización de las biomasas (Tabla 1).

Tabla 1
Densidad energética de diferentes combustibles

Ventajas y desventajas de las biomasas
Entre las mayores ventajas de las biomasas en su forma natural se encuentran:

• Son disponibles cíclica o perennemente.
• Son renovables.
• Garantizan una combustión limpia, con un balance final de contaminación nulo, por haber servido en su etapa de crecimiento y desarrollo, en tanto vegetales, como sumideros de CO2.
• Necesitan pocos gastos energéticos y de inversión para su producción.
• No requieren condiciones muy especiales de almacenamiento.

Entre las mayores desventajas están:

• Poseen relativamente bajo valor calórico por unidad de volumen.
• Su calidad es variable, así como su contenido calórico.
• Presentan dificultades para controlar la velocidad de combustión, lo que conduce a frecuentes reabastecimientos.
• Se requieren grandes áreas para el almacenamiento.
• Inducen problemas con su transportación y distribución.
• No provocan el interés en el uso e inversiones para utilizar «desechos».
• Está sujeta a biodegradación.

La mayoría de las desventajas se derivan de su baja densidad física y energética. La densidad energética en peso (MED) y la densidad energética en volumen (VED) de las biomasas son de tres a cuatro veces inferiores a la de la gasolina o el carbón.

Habría que reconocer que no se trata de algo sencillo; cada servicio energético, uso final u objetivo requiere de una solución integral. Por lo general, el portador energético en sí define para cada uso final sus requerimientos de acopio, preparación, transporte, almacenaje, dosificación, intercambiadores, recuperación y manejo ecológico de los residuos y productos de la combustión, combustor adecuado y otros factores. Todos conforman una secuencia encadenada, en función del objetivo final: el bienestar humano sostenible.
Existen soluciones para usar combustibles sólidos con eficiencia y confort, en países del Norte, en general no aplicables a nuestras condiciones climáticas, pues están diseñadas para cocinar y para calefacción simultáneamente y para satisfacer hábitos de consumo diferentes a los típicos de nuestras latitudes (incluyen planchas, hornos y asadores, recuperadores para calentamiento, etcétera).


Modelo de cocina eficiente.

¿Qué hacer?
A continuación se aportan algunos principios, requerimientos y recomendaciones que se deben tomar en cuenta en el diseño y la construcción de cocinas que utilicen carbón o leña u otra biomasa, en nuestras condiciones:

Prácticos
Se tratará de resolver un problema a la familia, sin crear una cadena de problemas nuevos, ni adjudicarles funciones de investigación-desarrollo, mantenimiento y adecuaciones, o cambios en sus hábitos de alimentación. Lo que se proponga debe tener una solidez probada, no generar riesgos e incrementar el confort y la calidad de vida.

La solución debe, además, facilitar la limpieza e higiene de la cocina en sí, su acabado debe garantizar la estética necesaria y tener la estabilidad para garantizar su seguridad y evitar incendios y accidentes, además de daños a la salud.

Esas familias, además de la necesidad de cocinar sus alimentos, requieren de fogones para hervir ropas, conservar alimentos en mayor escala, preparar piensos para sus animales, actividades que requieren de un mayor volumen de los recipientes y que no son compatibles con las cocinas familiares. Para ello deberá analizarse la construcción de un punto de cocción exterior a la vivinda, aplicando la tecnología desarrollada fundamentalmente por el Ministerio de Educación (MINED) y otros esfuerzos territoriales.

Técnicos
1. Quema sobre parrilla de hierro fundido.
2. Regulación amplia de la velocidad de la combustión. Entrada de aire-tiro de los gases.
3. Dimensionamiento correlacionado y optimizado de la cámara de combustión, los puntos de cocción, conductos y aislamiento.
4. La correlación entre el volumen del hogar, el área de la parrilla, la distancia al fondo del caldero u olla, la superficie y volumen de la olla y el tiempo de cocción típico más largo resultan los más importantes de precisar para lograr eficiencia.
5. Otros factores a tomar en cuenta al diseñar es el tamaño de cada pieza del combustible sólido; para ello la puerta de carga y recarga no debe permitir que se adicionen piezas mayores a las tolerables según la superficie de la parrilla, facilitar el encendido inicial y el alcance rápido de la temperatura de combustión, el «espabilar» o atizar y la extracción segura de las cenizas (máximo una vez al día).
6. El aislamiento de las paredes y de las ollas para evitar pérdidas.

Complementarios
La integralidad de la solución requiere no olvidar el aseguramiento racional del suministro seco (carboneras y leñeras), la preparación del combustible (hachas, cerrotes, limas) y lo necesario para asumir el mantenimiento diario (cubo con tapa, palita, tenaza, atizador, cenicero).

En resumen, se necesita arribar a una estrategia de trabajo que vertebre las acciones de todos y entre todos, distribuya los trabajos pendientes, según las posibilidades de cada centro o territorio, y permita elaborar propuestas concretas y confiables que contribuyan a las soluciones necesarias.

* Vicepresidente de CUBASOLAR.
tel.: (537) 2040010.
e-mail: emir@cubaenergia.cu