Calentadores solares en viviendas


Por
Luis Bérriz Pérez*


Conveniencias de la generalización del uso de calentadores solares en
viviendas, en las condiciones actuales de Cuba

 

Una cantidad considerable de la electricidad producida en el país, es consumida directamente en las viviendas (más de 60%, en algunas provincias), principalmente en la cocción de alimentos y el calentamiento de agua.

Diversos estudios realizados en los últimos años por el Grupo de Energía Solar Térmica, CUBAENERGÍA, el Centro de Investigaciones de Energía Solar (CIES), la Unión de Refrigeración y Calderas del Ministerio de la Industria Sideromecánica (SIME) y COPEXTEL, apoyados también por especialistas de diferentes universidades y trabajadores sociales, han aportado los resultados siguientes:

1. Entre todos los cubanos, 89% calienta agua para bañarse. Más de 80% de la población lo hace con electricidad. Un dato significativo es que 62% de los cubanos calienta agua con electricidad en horario pico, según se aprecia en la tabla 1.
2. Se necesita un millón de calentadores solares de un metro cuadrado de área de captación, para el suministro de agua caliente a la población. En este estudio se tomaron en consideración las posibilidades reales de instalar los calentadores, por las condiciones de los techos y el suministro del agua; y no las necesidades totales, que ascenderían a tres millones de calentadores solares.
3. Un calentador solar doméstico de un metro cuadrado de área de captación calienta, como promedio, 150 litros de agua a 45 grados Celsius, lo que es suficiente para una vivienda de 3 a 5 habitantes.
4. Cada calentador solar produce, como promedio, 3 kilowatt-hora (kWh) cada día como energía térmica, o sea, 1 megawatt-hora (MWh) al año. Sin embargo, como resultado de los experimentos realizados en las viviendas, se conoce que de este potencial se aprovecha solamente la tercera parte, o sea, el ahorro real de cada calentador solar es de 1 kWh al día y de 365 kWh al año en electricidad.
5. Si se tiene en cuenta el costo actual del kilowatt-hora (en la vivienda), el ahorro anual de cada calentador solar es de $100,00.
6. Como beneficio adicional, dado que 78% de los que calientan agua con electricidad lo hacen entre las 6 y las 10 de la noche (en un período de 4 horas), un millón de calentadores solares pudiera bajar la potencia necesaria en el pico eléctrico en cerca de 200 MW.
7. El costo actual de un calentador solar de tubos al vacío para uso doméstico de un metro cuadrado de área de captación, es de $200,00. Por lo tanto, el tiempo de recuperación de un calentador solar (si se tiene en cuenta solamente la electricidad ahorrada), es de dos años.

  Tabla 1
Consumo de electricidad en viviendas para el calentamiento de agua




 

Como resultado de las investigaciones realizadas en CUBAENERGÍA durante cuatro años, y en este último año, en el Centro de Investigaciones de Energía Solar, el costo del calentador solar se puede reducir significativamente si el tanque-termo de acero inoxidable, se sustituye con un tanque-termo de polietileno fabricado en Cuba por la técnica de rotomoldeo (Figs. 1 y 2). En el mundo ya se comercializan calentadores solares de tubos al vacío con tanque-termo plástico, con muy buenos resultados.

 
Fig. 1. Calentador solar de tubos al vacío termosifónico con tanque
de polietileno,de CUBAENERGÍA (2008).

 
 
Fig. 2. Calentador solar de tubos al vacío termosifónico con tanque
de polietileno, de CIES (2012).


 
En la tabla 2 se comparan los costos del calentador de tubos al vacío fabricado por RENSOL con tanque de acero inoxidable, y los fabricados en Cuba con tanque de polietileno, por CUBAENERGÍA y el CIES.

  Tabla 2
Costos en CUC de calentadores con la utilización
de diversos materiales para la fabricación del tanque-termo


 

La instalación de calentadores solares puede realizarse importando calentadores o fabricándolos en Cuba, pues aún importando el calentador completo de China, la inversión es de rápida recuperación (dos años), pero si se fabrica en Cuba el tanque-termo con polietileno, este tiempo puede reducirse a un año.

Tomemos una durabilidad de quince años para el calentador solar. Si se elabora un programa de instalación de 67 mil calentadores solares cada año, al cabo de quince años se completaría el millón. A partir del año 16, la instalación de los 67 mil calentadores anuales sería para las reposiciones, con lo que se garantizaría la sostenibilidad del programa.

Para la fabricación de 67 mil calentadores anuales pudiera considerarse la construcción de pequeñas fábricas, con una capacidad de producción de cerca de dos mil calentadores anuales, como fomento de la industria local en dependencia de las posibilidades y necesidades de los municipios o territorios. Así, se destinaría la fábrica de calentadores de RENSOL en Morón para el abastecimiento al turismo, a la industria, al comercio y a objetos sociales, aunque también pudiera fabricar calentadores con tanques plásticos para las viviendas de los municipios cercanos.

Según los datos que han sido suministrados por CUBAENERGÍA, una pequeña fábrica de calentadores solares (en esencia, de tanque-termo) no costaría más de 30 mil pesos (CUC) y se pudiera ubicar en un pequeño local de 6 x 18 metros cuadrados (sin contar el área de almacenamiento de materia prima y productos terminados), y sus componentes principales serían una máquina de rotomoldeo, una máquina para inyección de poliuretano, un taladro vertical y una sierra circular. Los moldes para los tanques se pudieran importar o fabricar en Cuba. En el costo de la fábrica se ha considerado el costo de los moldes, no así el costo de los locales, que se encuentran disponibles, así como la capacidad de almacenamiento. La capacidad de la fábrica sería de 8 calentadores por turno de trabajo.

Como la fabricación de tanques termos en estas pequeñas fábricas de rotomoldeo con una producción mensual de 160 unidades, significa una disminución del costo de cada calentador a un valor aproximado de $100 (CUC), en este caso, una inversión de 30 mil pesos (CUC) se pagaría con la producción de menos de 2 meses, solamente con lo dejado de invertir en la compra de los calentadores. La producción distribuida disminuye, además, el costo del transporte.

Con la producción anual de cada fábrica se puede ahorrar en electricidad la cantidad de 730 MWh cada año, que al costo actual del kWh consumido en la vivienda sería de aproximadamente 200 mil pesos convertibles. Se suma a esto que el ahorro es acumulativo, o sea, que cada año se adiciona al anterior por la nueva producción de calentadores.

La instalación de un millón de calentadores solares no es tarea fácil, pero tampoco ha sido fácil ninguna de las tareas cumplidas en el marco de la Revolución Energética; sin embargo, el beneficio que esto representa para la economía nacional es significativo.

* Doctor en Ciencias Técnicas. Presidente de CUBASOLAR. Autor del libro Secadores solares para productos agropecuarios e industriales, y coautor del Manual para el cálculo y diseño de calentadores solares.
e-mail: berriz@cubasolar.cu