Energםa solar en Israel
Israel Ministry of Foreign Affairs
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 Energםa solar en Israel

3/2/2003

 RASGOS DE ISRAEL
 
Energía solar en Israel

por Prof. David Faiman
Centro Nacional Ben-Gurion de Energía Solar
Instituto Jacob Blaustein para la Investigación del Desierto,
Universidad Ben-Gurion en el Néguev


TRASFONDO

Israel está ubicado en la latitud geográfica de aproximadamente 30 N, donde la irradiación solar anual probable es de alrededor de 2000 kWh por metro cuadrado. Sin embargo, no cuenta con recursos naturales de energía; toda la energía eléctrica y el combustible del país proviene de carbón y petróleo importados. En la actualidad, la capacidad generadora de electricidad del país es de alrededor de 6,5 GW, lo que representa aproximadamente 1 kW per cápita; mas esta apreciación ha variado en los últimos años a medida que la necesidad de electricidad, en todos los ámbitos de la vida, ha aumentado. Frente a esta situación, por lo tanto, no es de sorprender que Israel se haya transformado en pionero en el uso de la energía solar. Más aún, contando con grandes áreas de desierto (aproximadamente el 60% del país), es natural que se lleve a cabo un extensivo trabajo de Investigación y Desarrollo para permitir que el desierto del Néguev proporcione en el futuro sustanciales cantidades de energía derivada del sol.


USO ACTUAL DE LA ENERGIA SOLAR

Agua caliente doméstica

Quizás la manifestación más corriente de poner a trabajar al sol en Israel son los calentadores de agua solares que cubren los techos a todo lo largo del país. Las unidades domésticas típicas consisten de un tanque de 150 litros para el almacenamiento del agua, con aislamiento y un panel plano de 2 metros cuadrados. Este último recolecta la radiación solar, calienta el agua y la pasa para su almacenamiento sin necesidad de bombeo, empleando sólo la fuerza de gravedad. Estos sistemas funcionan con una eficiencia anual promedio de aproximadamente el 50%. Por lo tanto, es fácil calcular que una unidad así ahorra a su propietario unos 2.000 kWh por año en costos de electricidad, elevando la temperatura de un tanque lleno de agua en unos 30C por encima de su punto de partida, en un día medio - es decir, calentando el agua a una temperatura de alrededor de 50% Esto significa que en la mayoría de los días del año no hay necesidad de emplear la unidad eléctrica de apoyo (que se encuentra en todos los tanques) para garantizar que el agua esté suficientemente caliente para su uso. Sistemas más grandes, generalmente con bombeo, se encuentran en unidades de vivienda de gran altura, en algunos kibutzim y en varias plantas industriales por todo el país.


Calentamiento solar inerte del ambiente

A pesar de que Israel es comúnmente considerado un país "cálido", los inviernos pueden ser fríos, particularmente en Jerusalem y en otras zonas altas, incluyendo aquéllas en el desierto del Néguev. No obstante, el clima es ideal para el empleo del así llamado calentamiento solar inerte. Básicamente, esto significa diseñar una casa de modo que se pueda calentar a sí misma con los rayos solares invernales, y, al mismo tiempo, mantenerse fresca en verano. La forma alternativa de calentamiento solar activo del ambiente, que emplea colectores solares, bombeo eléctrico para la circulación y mantención del calor, si bien está muy estudiada en otros lugares del mundo, no es efectiva en Israel por su costo debido a la relativa brevedad de la estación invernal.

Los ingredientes básicos para una casa solar inerte en Israel son: (1) Los muros exteriores del edificio bien aislados; (2) suficiente masa termal para suavizar los grandes cambios de temperatura y proporcionar una acumulación nocturna; (3) un área apropiada de ventanas en dirección al sur. Las casas solares típicas en las partes más frías del país deben tener una estructura mural que incluya 1 cm. de grosor de enlucido en el interior, seguido de 10 centímetros de concreto sólido para la acumulación térmica, luego 5 cm. de aislación con espuma de poliuretano y, finalmente, alguna terminación, de acuerdo con los códigos de construcción del lugar, para proteger la aislación. El techo debe incluir 10 cm. de aislación con poliuretano y el área total de ventanas en dirección al sur debe ser alrededor del 15% de la superficie del piso. En los lugares más cálidos del país se requieren superficies de ventanas proporcionalmente más pequeñas. Todas las ventanas deben contar con persianas exteriores para reducir la penetración indeseada de los rayos solares en el verano. La primera casa solar inerte en Israel fue construida con adobes secados al sol y se encuentra en el campus de Sde Boker de la Universidad Ben-Gurión. Desde que fuera terminada a fines de la década del 70, los principios básicos del diseño solar inerte han sido adoptados ampliamente por los arquitectos del país.


Iluminación rural fotovoltaica

Al momento de escribir este artículo (1997) no hay ninguna industria que fabrique células fotovoltaicas en Israel. Este hecho, junto al aún relativamente caro costo de dichas células, ha causado una cierta escasez en proyectos de demostración fotovoltaica, a pesar de las condiciones climáticas ideales que ofrece el país para esta tecnología. Existe un sector, sin embargo, en el que ha habido una penetración relativamente grande de las células fotovoltaicas al conocimiento público y se trata de las paradas de autobús en el sector rural. Varios empresarios privados importan los componentes relevantes y venden (por lo general a las autoridades locales) unidades de iluminación que consisten de un panel fotovoltaico, una batería de acumulación, una lámpara de de baja potencia y un control electrónico para proteger la batería. De esta manera, la energía solar es empleada para iluminar las paradas de autobús durante la noche.


DEMOSTRACION DE NOVEDOSOS PROYECTOS SOLARES

Al comenzar la crisis de energía de 1974 la industria y el gobierno israelí proyectaron varios novedosos programas solares de demostración. Los dos más prominentes en el sector privado fueron una pileta solar generadora de electricidad en el Mar Muerto, y un sistema de calefacción industrial en el noroeste del Néguev. Además, el gobierno estableció un gran centro de pruebas para demostraciones solares en el Néguev.

Energía eléctrica de piletas salinas solares

La idea básica implica una pileta de agua salina, de alrededor de 2 metros de profundidad, que es mantenida artificialmente de modo que su grado de salinidad (y consecuentemente su densidad) sea mayor hacia el fondo que en la superficie. La absorción de la radiación solar en el fondo de la pileta calienta el agua de las profundidades que no pueden subir por su alta densidad en relación a las capas superiores. En tal situación la temperatura del agua en el fondo aumenta y puede alcanzar temperaturas cercanas a los 100C. Más aún, dado que las que las piletas son muy grandes - una de las piletas de demostración, en Beit Haaravá, es de 250.000 metros cuadrados - esto representa una enorme cantidad de energía acumulada. La Corporacion Ormat, que fue una de las pioneras de este tipo de piletas, desarrolló una turbina especial de baja temperatura que permite al agua caliente de la pileta convertir un fluido orgánico en vapor y así producir electricidad. Para la pileta de Beit Haaravá se construyó una turbina de 5 MW.

La eficiencia termodinámica de un sistema productor de energía de este tipo, comparativamente a baja temperatura, exige pocos requisitos, aproximadamente 1% como óptimo. De acuerdo con esto, uno podría prever que una pileta así produzca, como promedio, sólo alrededor de 570 kWh de energía eléctrica. Una turbina de 5 MW podría, por lo tanto, parecer a primera vista muy poco optimista. No obstante, lo que da un valor singular a las piletas solares, en comparación con todas las demás tecnologías, es su capacidad de acumulación incorporada. Tarda varias semanas hasta que la temperatura de la pileta alcanza un estado constante en sus mayores profundidades, después de lo cual, siempre que no se extraiga energía a una tasa promedio mayor que el 570 kWh nominal en una base anual, se puede obtener una producción de energía enormemente mayor por algunas horas al día - generalmente durante los períodos picos de carga en la mañana y en la tarde. De hecho se permite a la pileta absorber energía solar durante el día, pero se opera la turbina sólo temprano en la mañana y en las horas postreras de la tarde. Las turbinas de fluido orgánico de Ormat han demostrado tener larga vida, parcialmente porque es una unidad totalmente sellada, que se las puede encontrar en todo lugar en que existen fuentes de baja temperatura y se necesita energía eléctrica.


Vapor para procesos industriales de colectores solares parabólicos

El segundo gran y novedoso proyecto solar de demostración fue uno que implicaba el uso de reflectores parabólicos para producir calor para procesos industriales. Este fue un proyecto que la Corporación Luz llevó a cabo en una fábrica de papas fritas en Shaar Hariéguev. Con este propósito, espejos que seguían el sol y curvados para formar largas líneas de pailas reflectantes concentraban la luz del sol en un tubo central a través del cual se bombeaba aceite. El aceite calentado al sol, a temperaturas de más de 200C, era empleado para producir vapor y abastecer las necesidades de calor de la planta. Colectores solares similares fueron empleados posteriormente por Luz en su muy afamada usina eléctrica de 12,5 MW en Dagget, California. Una vez que lograra exitosamente su ingreso a la producción de energía eléctrica, Luz se dedicó a la construcción de seis plantas de energía de 30 MW, empleando una unidad colectora de sol de un tamaño mayor e incluso dos estaciones de 80 MW que incluyeron una tercera generación de colectores solares aún más grandes. Todas estas usinas eléctricas fueron construidas en California. A pesar de que las plantas en Estado Unidos están aún en pleno funcionamiento, la compañía Luz quebró antes de lograr finalizar las negociaciones para la instalación de una estación solar similar en Israel.

El Centro Nacional de Energía Solar Ben-Gurión Además de la inversión en los dos proyectos de las empresas privadas mencionados anteriormente, el gobierno de Israel estableció, en 1985, un centro de pruebas de tecnologías solares en Sde Boker, en el desierto del Néguev. La finalidad original de dicho centro era poder demostrar, de un modo comparativo, las diversas tecnologías solares que parecían promisorias para la producción de energía en gran escala. Entre ellas se contaba un proyecto de Luz de un anillo de calentamiento solar de aceite y un sistema de enormes pailas parabólicas de espejos diseñadas para calentar el agua transformándola directamente en vapor en lugar de hacerlo a través de la etapa del calentamiento del aceite. Desafortunadamente, este sistema nunca fue completado por Luz y se encuentra en Sde Boker, hoy en día, como el monumento a una empresa comercial que estuvo a punto de generar energía solar en gran escala a un costo verdaderamente competitivo. Además de los sistemas de demostración térmico-solares en Sde Boker, fueron instalados algunos sistemas fotovoltalcos de modo que les fuera posible alimentar la red eléctrica. En 1991 el gobierno encargó a la Universidad Ben-Gurión la tarea de convertir el Centro Nacional de Energía Solar Ben-Gurión en un establecimiento para la investigación solar. Hoy en día, bajo sus nuevos operadores, la investigación en el centro cubre un amplio espectro de temas. Además de la producción de energía eléctrica, se investigan las células fotovoltaicas tanto a nivel de sistema como de aparatos (nuevos materiales), se estudia la radiación solar tanto desde el punto de vista de la energía como desde el punto de vista ambiental (UV13/capa de ozono), y una serie de proyectos en gran escala, tanto en Sde Boker (plato parabólico gigante) como en otras partes del Néguev (sistema fotovoltaico 200 kW en el kibutz Samar) se encuentran en diversas etapas de planificación y ejecución.


INVESTIGACION Y DESARROLLO SOLAR EN ISRAEL

La Investigación y el Desarrollo solar se lleva a cabo en varias universidades e institutos de investigación a lo largo de todo el país.

El Instituto de Radiación Solar del Néguev fue establecido por el Ministerio de Infraestructura Nacional en la década del 80 en cooperación con el Centro Nacional de Energía Solar BenGurión y el Servicio Meteorológico. El Instituto documenta la radiación solar (y otros parámetros meteorológicos pertinentes) de alrededor de 10 lugares en el Néguev, con la finalidad de identificar espacios apropiados para la instalación de estaciones de energía solar en el futuro y proporcionar una base de datos para su más eficiente diseño.

Los fotovoltaicos, a pesar de contar en la actualidad con muy poco o ningún respaldo industrial en Israel, gozan de un modesto grado de apoyo gubernamental porque esta tecnología puede constituir la base de algunas de las estaciones de energía en el futuro. Novedosos métodos para la producción de células solares de silicona están siendo investigados en la Academia de Tecnología de Jerusalem (células de un cristal único, de alta eficiencia) y en la Universidad de Tel Aviv (delgadas capas amorfas de silicona). Nuevos materiales de delgadas películas están siendo estudiados para su potencial uso fotovoltaico en la Universidad Ben-Gurión del Néguev (C60), en el Instituto Tecnológico de Israel (Tejnión) (CdTe) y en el Instituto Científico Weizmann (WSe2).

La energía térmico-solar, otra tecnología candidata para futuras plantas de energía, está siendo investigada en la Universidad Ben-Gurión (pailas parabólicas y platos parabólicos) y en el Instituto Weizmann (horno solar y torre central receptora), esta última con participación activa de la industria. El plato de la Universidad Ben-Gurión, que estará ubicado en el Centro Nacional de Energía Solar Ben-Gurión, tendrá una superficie de 400 metros cuadrados y será capaz de una recolección de los rayos solares hasta 10.000 veces. Esta es una magnitud mayor que la concentración que se logra en los reflectores lineares como las pailas parabólicas, y por lo tanto permitirá una amplia gama de nuevos canales de investigación. La Torre Central Receptora del Instituto Weizmann, por otra parte, consiste en un campo de 64 espejos denominados "heliostat", cada uno de ellos con una superficie aproximada de 50 metros cuadrados, que dirigen los rayos del sol a una caldera u otro receptor apropiado, montado en una torre de unos 50 metros de altura. El efecto combinado de tantas superficies de espejo, enfocados a un receptor central relativamente pequeño, puede obviamente producir concentraciones solares extremadamente altas.

La torre del Instituto Weizmann no debe ser confundida con otro concepto de torre que está siendo desarrollado en el Tejnión. La idea implica el bombeo de agua al extremo de una torre muy alta (1 km. o más) que está ubicada en un área desértica. El agua se evaporará y el tiraje creado por la caída de aire frío y húmedo hará funcionar una turbina de viento especial que se encuentra dentro de la torre. Este, por supuesto, es un uso secundario de la energía solar, pero, no obstante, tiene interesantes probabilidades.


Para mayor información:

Centro Nacional Ben-Gurión de Energía Solar
Instituto Jacob Blaunstein para la Investigación del Desierto
Universidad Ben-Gurión del Néguev
Campus de Sde Boker

Tel: (972)-7-655-5057
Fax: (972)-7-655-5060

 
 
 
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