1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJAREA DE ENERGA, INDUSTRIAS Y RECURSOS NATURALES NORENOVABLESMICROGENERACIN DISTRIBUIDA FOTOVOLTAICAJorge Patricio Muoz Vizhayjorgemunozv@yahoo.comUniversidad Nacional de LojaResumenLa reduccin de los costos de la infraestructura solar es una de las principalesrazones del crecimiento mundial, siendo del 60% entre el 2011 y el 2013. Seplantean tres modelos de negocios para la microgeneracin distribuidafotovoltaica. La nueva ley ecuatoriana requiere considerar aspectos para quepequeos emprendimientos fotovoltaicos de personas naturales puedanconectarse a las redes de distribucin de baja tensin para el consumo propio ylos excedentes inyectar a la red.El potencial solar estimado con fines de generacin elctrica en el Ecuador esde 312 GW equivalente a 456 TWh por ao o 283 MBEP por ao. Este valorequivale aproximadamente a quince (15) veces el potencial hidroelctricotcnico y econmicamente aprovechable del pas.El costo de la energa producida por un sistema fotovoltaico en el Ecuador esde USD/kWh 0,4737 con el CF=15%, mientras que con CF=20% el costo de laenerga alcanza a USD/kWh 0,3789.I. INTRODUCCINEl uso intensivo de las fuentes de energa de origen fsil han provocadoimpactos ambientales significativos en trminos globales especialmentemediante las emisiones de CO2, uno de los principales gases responsables delcalentamiento global del planeta o del denominado tambin efecto estufa oinvernadero, causante de los cambios climticos. Estudios realizados determinan quede un total de 1 trilln de toneladas de CO2 liberados en el planeta desde inicios de laindustrializacin, el 80% corresponde a emisiones de los ltimos 50 aos. Por estarazn cada vez ms las energas renovables no convencionales tomanpreponderancia.Los beneficios que se obtienen por la instalacin de la generacin distribuidaresultado de la reduccin de costos evitados en prdidas de transmisin ydistribucin se estima entre el 5% al 10% de todos los kWh generados,existiendo tambin costos evitados en la expansin y mantenimiento de lainfraestructura.

2. UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJAREA DE ENERGA, INDUSTRIAS Y RECURSOS NATURALES NORENOVABLESII. CRECIMIENTO DE LA ENERGA SOLAR FOTOVOLTAICALas proyecciones de crecimiento de la energa elctrica a nivel mundialdeterminan una tasa del 28%, siendo por tanto necesario el incremento denuevas fuentes de energa como el caso del gas natural y las energasrenovables. En este mbito la energa solar fotovoltaica tuvo en los ltimosaos el mayor crecimiento entre las energas renovables, sta alcanz el 60%,pasando de 10 GW en el 2007 a 100 GW al final de 2012. Las proyecciones delnivel de penetracin para el 2050 de la energa solar determinan unaparticipacin entre el 18% y 31% de la generacin total.El continente europeo mantiene el liderazgo en el uso de la energa solarfotovoltaica, sin embargo, los Estados Unidos ha tenido un repunteaumentando su participacin en el mercado del 5% en el 2005 al 13% en el2013. La reduccin de los costos de la infraestructura solar es una de lasprincipales razones del crecimiento mundial, los costos globales de los panelesfotovoltaicos cayeron en los Estados Unidos el 50% entre el 2006 y el 2011,siendo an ms acentuada esta cada del 60% entre el 2011 y el 2013.III. INCENTIVOS A LA GENERACIN SOLAR FOTOVOLTAICAAlgunos pases estn adoptando mecanismos de incentivo financiero para laenerga solar fotovoltaica mediante la aplicacin de sistemas tarifarios como ladenominada tarifa feed-in que es el pago que realizan las empresas elctricasdistribuidoras por la energa generada e inyectada en las redes de distribucinpor parte de los clientes del servicio elctrico.El gobierno federal norteamericano desde el 2006 prev un descuento de losimpuestos federales del 30% del costo de adquisicin de los sistemas solaresfotovoltaicos para clientes del tipo residencial y comercial. Adems delincentivo federal, algunos estados ofrecen descuentos en otros impuestos.El sistema de compensacin de energa (net metering) es uno de los msimportantes incentivos regulatorios para la energa solar fotovoltaica en losEstados Unidos. El modelo implanta el concepto que la energa activaproducida con mini o microgeneracin distribuida compensa el consumo deenerga activa demandada de la red elctrica por el cliente, es decir que stepaga a la empresa elctrica distribuidora el valor neto que resulta entre ladiferencia de la energa consumida y la energa generada.El incremento per cpita de energa elctrica en las reas metropolitanas de lasgrandes ciudades contrasta con la dificultad cada vez mayor de construir enesas zonas redes de transmisin y distribucin, por esta razn la generacin 3. UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJAREA DE ENERGA, INDUSTRIAS Y RECURSOS NATURALES NORENOVABLESdistribuida tendr en el futuro un papel preponderante para regular la matrizenergtica de aquellas zonas.En Ecuador, la Ley de Rgimen del Sector Elctrico en su Artculo 67 seala laexoneracin del pago de aranceles, impuestos y ms gravmenes que afectenla importacin de materiales y equipos no producidos en el pas, para lainstalacin de sistemas destinados a la utilizacin de la energa solar.IV. GENERACIN DISTRIBUIDA EN REDES DE BAJA TENSIN TIPOMALLALa concesionaria Consolidated Edison of New York Inc., una importanteempresa de distribucin americana que atiende reas metropolitanasdensamente pobladas, seala la dificultad de enviar energa a la red de bajatensin mallada desde puntos de generacin distribuida y sugiere usarsistemas de proteccin para eliminar esa posibilidad; por tanto, recomiendaadems dimensionar la generacin en relacin a la demanda (manteniendo lageneracin siempre menor que la mnima demanda). Los sistemas deproteccin a usarse pueden ser rels de carga mnima o rels de potenciainversa, o la utilizacin de inversores controlados dinmicamente (modulan lageneracin de acuerdo con la carga).Esta dificultad se debe a la imposibilidad de coordinar los sistemas deproteccin de la generacin con los de la red.V. MODELOS DE NEGOCIOS DE GENERACIN DISTRIBUIDAPara las empresas del sector elctrico, los resultados no pueden ser solamenteeconmicos, deben ser medidos tambin en trminos de mejora de la calidaddel servicio y los beneficios ambientales.En el mbito internacional y especficamente en el mercado solarnorteamericano se tienen tres modelos de negocios. Actualmente con lamodernizacin del sector y la introduccin de metas ambientales para lageneracin de energa han surgido formas hbridas de estos modelos.Modelo 1: las empresas elctricas distribuidoras son propietarias de los activosde generacin solar fotovoltaica y realizan la instalacin, operacin ymantenimiento de la infraestructura en locales de la propia empresa o de losclientes residenciales o comerciales pagando el alquiler de ocupacin por elespacio o el tejado. La energa inyectada en la red pertenece a las empresaselctricas.Modelo 2: las empresas elctricas distribuidoras financian los sistemas degeneracin solar fotovoltaica a los clientes y otros actores considerando los 4. UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJAREA DE ENERGA, INDUSTRIAS Y RECURSOS NATURALES NORENOVABLESaltos costos de inversin inicial para la adquisicin de los paneles y msequipos complementarios. Bajo este modelo la energa generada en exceso esinyectada a la red y los clientes pueden disfrutar de la compensacineconmica de la energa (neteo de la energa).Modelo 3: las empresa elctricas distribuidoras contratan la energa solarfotovoltaica generada por terceros a travs de los PPA (power purchaseagreement), evitando relacin con los microgeneradores (consumidores congeneracin). En este modelo las empresas distribuidoras realizan actividadestradicionales de contratacin de energa para la reventa a los consumidores.Los contratos son establecidos con pocos generadores evitando relacin conlos microgeneradores o propietarios de tejados.VI. REDES INTELIGENTES PARA EL CONTROL DE LA GENERACINDISTRIBUIDALa clave fundamental de un smart grid (redes inteligentes) es la integracin detodos los elementos que forman parte de la red elctrica. El concepto se refierea la incorporacin de tecnologas para sensar, monitorear, analizar lainformacin de sus elementos y transmitirla en tiempo real para el mejordesempeo de las redes elctricas, controlando los flujos de potencia entre losque se encuentra la generacin distribuida, detectando fallas para provocar lareconexin automtica sin afectar el desempeo. Esto permite que las reas decoordinacin de protecciones, control, instrumentacin, medida, calidad yadministracin de energa, etc., sean concatenadas en un solo sistema degestin con el objetivo primordial de lograr el uso eficiente y racional de laenerga. La implementacin de sistemas smart grid en Ecuador est alineadocon la microgeneracin distribuida.VII. NORMA TCNICA Y LEGAL PARA GENERACIN DISTRIBUIDALa falta de normas tcnicas para generacin fotovoltaica dificulta lapropagacin de la tecnologa, lo que conlleva a costos elevados e innecesarios,baja confiabilidad, propensin a fallas y reduccin de la confianza del usuarioen dicha tecnologa.En el caso de Brasil, mediante la expedicin de un Decreto en el 2004, porprimera vez se crea la figura del generador distribuido, delineando el mercado aser atendido. Ese mercado es constituido bsicamente por las empresaselctricas de distribucin, mismas que pueden adquirir hasta el 10% de sudemanda a los generadores distribuidos. De esta manera se abre unimportante nicho de mercado para generacin distribuida fotovoltaicaespecialmente cuando en clientes comerciales e industriales coincide lamxima generacin con el pico de sus demandas. 5. UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJAREA DE ENERGA, INDUSTRIAS Y RECURSOS NATURALES NORENOVABLESEn el caso ecuatoriano, una nueva ley se encuentra en marcha en la AsambleaNacional donde se requiere considerar aspectos para que pequeosemprendimientos fotovoltaicos (personas naturales) conectados a las redes dedistribucin (baja tensin) puedan producir energa para el consumo propio ylos excedentes para la comercializacin. Estos emprendimientos de generacindistribuida podran clasificarse en rangos de hasta 10 kWp para clientesresidenciales, de hasta 50 kWp para clientes comerciales y hasta 100 kWppara industriales, a los cuales se les deber otorgar facilidades para su registroen la misma empresa elctrica distribuidora que realiza la interconexin.VIII. ASPECTOS TCNICOS DE INTERCONEXIN CON LA REDEn la Figura 1, la energa fotovoltaica se entrega a la carga y el excedente seinyecta al sistema de distribucin. La ventaja es que el Medidor 2 gira en unsentido cuando el cliente consume energa y en sentido inverso cuando seinyecta a la red (el medidor determina el valor neto de energa), este sistemade medicin es conocido como netmeetering.FV ProteccinCCInversor ProteccinCATableroGeneralMedidor1kWhMedidor2kWhFigura 1: Punto de conexin recomendado cuando no hay incentivos a la generacinfotovoltaica distribuida.GeneradorRedElctricaEn el caso de haber algn tipo de remuneracin a los excedentes de la energafotovoltaica puede obtenerse de la conexin de la Figura 2, debiendo regularseel precio de estos excedentes de energa.FV ProteccinCCInversor ProteccinCATableroGeneralMedidor1kWhMedidor2kWhFigura 2: Punto de conexin recomendado cuando el excedente de la generacin fotovoltaicadistribuida tiene cierto incentivo.GeneradorRedElctricaEn la Figura 3 el cliente es facturado conforme el consumo de energa a latarifa aplicable y la generacin fotovoltaica es vendida a la empresa elctricadistribuidora a precio regulado para el efecto. 6. UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJAREA DE ENERGA, INDUSTRIAS Y RECURSOS NATURALES NORENOVABLESFigura 3: Punto de conexin recomendado cuando hay incentivos a la generacinfotovoltaica distribuida.IX. POTENCIAL SOLAR EN EL ECUADOREl Ecuador a travs del CONELEC desarroll el Atlas Solar con Fines deGeneracin Elctrica. Los datos presentados en la Figura 4 representan laenerga solar global promedio de los valores diarios de insolacin total (directay difusa), expresados en Wh/m2/da. En esta Figura puede observarse laszonas con mayor insolacin en el pas y por tanto con mayor potencial parageneracin fotovoltaica como el caso de las provincias de Loja, Imbabura yCarchi.Figura 4: Mapa Solar del Ecuador con Fines de Generacin ElctricaFuente: CONELEC (Consejo Nacional de Electricidad). Atlas Solar del Ecuador con Fines de GeneracinElctrica. Quito, 2008, (http://www.conelec.gob.ec/archivos_articulo/Atlas.pdf).GeneradorFV ProteccinCCInversor ProteccinCATableroGeneralMedidor2kWhMedidor3kWhMedidor1kWhRedElctrica 7. UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJAREA DE ENERGA, INDUSTRIAS Y RECURSOS NATURALES NORENOVABLESEl valor medio aproximado de la radiacin solar global en Ecuador es de 4.575Wh/m2/da.El potencial solar estimado con fines de generacin elctrica en el pas es de312 GW equivalente a 456 TWh por ao o 283 MBEP (millones de barrilesequivalentes de petrleo) por ao. Este valor equivale aproximadamente aquince (15) veces el potencial hidroelctrico tcnico y econmicamenteaprovechable del pas.X. COSTOS DE LA GENERACIN FOTOVOLTAICA EN ECUADOREl costo de generacin fotovoltaico depende de los costos de inversin delequipamiento, los costos de operacin y mantenimiento, la energa entregadapor los paneles y el factor de capacidad. El costo medio de importacin de losmdulos considerando la exoneracin de aranceles alcanza a USD/Wp 2,30 ylos inversores a USD/Wp 0,46. A esta cantidad se debe sumar loscomponentes nacionales de mano de obra, materiales de soporte de losmdulos, cableado y el equipamiento de proteccin necesarios para lainstalacin, que en conjunto alcanza a USD/Wp 3,60. De esta manera, el costototal de inversin para generacin fotovoltaica es de USD/Wp 6,36. El costo dela energa puede ser calculado aplicando la siguiente expresin:( )( ) F= + nv[1]+ -C r 1 rNN OM I87,6 C1 r 1 + Considerando, la tasa de descuento r=7% como costo de oportunidad; la vidatil del sistema N=20 aos; los costos anuales de operacin y mantenimientoOM=1% del costo total de la inversin; la inversin inicial total Inv=6.360USD/KWp; y, el factor de capacidad CF=16%; de esta manera, el costo de laenerga producida por el sistema fotovoltaico es de USD/kWh 0,4737.Aplicando la misma expresin con el factor de capacidad CF=20% para otrolugar del Ecuador con altos niveles de insolacin, el costo de la energaalcanza a USD/kWh 0,3789.El Ecuador aplica la poltica de precios preferenciales para las fuentesrenovables no convencionales en la produccin de electricidad, dicho incentivose establece mediante la Regulacin Codificada Nro. CONELEC 001/13,actualmente en vigencia. Esta Regulacin no contempla precio alguno para laenerga solar fotovoltaica.En la Figura 4 puede observarse la evolucin de los precios aprobados por elCONELEC en algo ms de una dcada, donde el mayor precio para la energasolar fotovoltaica se presenta en el 2007 y 2008. 8. UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJAREA DE ENERGA, INDUSTRIAS Y RECURSOS NATURALES NORENOVABLES40,0313,6528,3752,046050403020100Regulacin 003/02(2002-2004)Regulacin 004/04(2005-2006)Regulacin 009/06(2007-2008)Regulacin 004/11(2011-2012)Regulacin 001/13(2013-2014)cUSD/kWhElica Biomasa y Biogs Fotov oltaicaGeotrmica Hidroelctrica hasta 5 MW Hidroelctrica hasta 10 MWFigura 4: Regulaciones del CONELEC para la generacin renovable de energa elctrica noconvencional.XI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESLa generacin de energa elctrica a travs de sistemas solares fotovoltaicoses una excelente alternativa para el gerenciamiento de la expansin de laoferta especialmente para modelos en los que se considera la generacindistribuida.Es necesario a travs de los instrumentos legales se considere la participacinde los mini y microgeneradores distribuidos especialmente con energasrenovables no convencionales como el caso de la solar.El Ministerio de Electricidad y Energa Renovable se encuentra liderando elproceso de implantacin en las empresas elctricas de una serie de sistemasde automatizacin (SCADA, medicin inteligente, DMS-OMS, etc.) lo que afuturo facilitar la instalacin de microgeneracin distribuida.Se recomienda adecuar el proyecto de ley para el sector elctrico ecuatoriano,mismo que permita incentivar la instalacin de microgeneracin distribuidaespecialmente con el uso de energas renovables no convencionales como elcaso de la fotovoltaica considerando adecuados niveles de insolacin.BIBLIOGRAFAANDRADE BARRETO, Gustavo, Metodologa de Aplicao de Gerao DistribudaFotovoltaica em Baixa Tenso nos Reticulados Subterraneos das Distribuidoras deEnergia Eltrica, Dissertao de Doutorado, Programa de PsGraduao em Energa,Universidade de So Paulo, So Paulo, 2014. 9. UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJAREA DE ENERGA, INDUSTRIAS Y RECURSOS NATURALES NORENOVABLESCONELEC, Normativa, Nacionales, Regulaciones. Disponible enhttp://www.conelec.gob.ec/normativa_detalle.php?cd_norm=753, Acceso el septiembre de2014.PINHO ALMEIDA, Marcelo, Qualificao de Sistemas Fotovoltaicos Conectados Rede,Dissertao de Mestrado, Programa de PsGraduao em Energa, Universidade de SoPaulo, So Paulo, 2012.SILVA BENEDITO, Ricardo, Caracterizao da Gerao Distribuda de Eletricidade porMeio de Sistemas Fotovoltaicos Conectados Rede, No Brasil, sob os AspectosTcnico, Econmico e Regulatorio, Dissertao de Mestrado, Programa de PsGraduaoem Energa, Universidade de So Paulo, So Paulo, 2009.Muoz Vizhay, Jorge PatricioIngeniero Elctrico, Universidad de Cuenca (1985). Magister en Energa, Universidad de Sao Paulo Brasil (1996). Magister en Administracin de Empresas,Universidad Nacional de Loja (2005). Experiencia de 27 aos en planificacin, construccin, operacin, mantenimiento y comercializacin de sistemaselctricos. Ha realizado 26 publicaciones en revistas, seminarios, jornadas y cursos. Se desempea como docente universitario en la UNL desde 1988.Vicepresidente en dos ocasiones del Colegio profesional (CIEEL). 10. UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJAREA DE ENERGA, INDUSTRIAS Y RECURSOS NATURALES NORENOVABLESCONELEC, Normativa, Nacionales, Regulaciones. Disponible enhttp://www.conelec.gob.ec/normativa_detalle.php?cd_norm=753, Acceso el septiembre de2014.PINHO ALMEIDA, Marcelo, Qualificao de Sistemas Fotovoltaicos Conectados Rede,Dissertao de Mestrado, Programa de PsGraduao em Energa, Universidade de SoPaulo, So Paulo, 2012.SILVA BENEDITO, Ricardo, Caracterizao da Gerao Distribuda de Eletricidade porMeio de Sistemas Fotovoltaicos Conectados Rede, No Brasil, sob os AspectosTcnico, Econmico e Regulatorio, Dissertao de Mestrado, Programa de PsGraduaoem Energa, Universidade de So Paulo, So Paulo, 2009.Muoz Vizhay, Jorge PatricioIngeniero Elctrico, Universidad de Cuenca (1985). Magister en Energa, Universidad de Sao Paulo Brasil (1996). Magister en Administracin de Empresas,Universidad Nacional de Loja (2005). Experiencia de 27 aos en planificacin, construccin, operacin, mantenimiento y comercializacin de sistemaselctricos. Ha realizado 26 publicaciones en revistas, seminarios, jornadas y cursos. Se desempea como docente universitario en la UNL desde 1988.Vicepresidente en dos ocasiones del Colegio profesional (CIEEL).