Se estima que 1.300 millones de personas en todo el mundo carecen de acceso a la electricidad y, como resultado, gastan recursos escasos en queroseno y otros combustibles para iluminarse. Ahora, investigadores del MIT han desarrollado un sistema que permite a quienes pueden costear paneles solares en aldeas rurales compartir energía con sus vecinos, lo que proporciona ingresos a los propietarios y energía muy necesaria a los vecinos.
La clave del sistema, desarrollado tras dos años de investigación y numerosos viajes a la India, es un dispositivo sencillo que el equipo diseñó y que es más pequeño que una caja de zapatos. La unidad de gestión de energía (PMU) realiza diversas tareas: regula cómo se distribuye la electricidad procedente de paneles solares u otras fuentes para usos inmediatos —como alimentar luces y teléfonos móviles— o para almacenarla en baterías y utilizarla más adelante. Al mismo tiempo, la PMU supervisa cuánta energía recibe cada usuario y genera un registro que puede utilizarse para la facturación sin necesidad de contadores individuales.
Los estudiantes de doctorado del MIT Wardah Inam y Daniel Strawser, bajo la dirección de los profesores de ingeniería eléctrica Rajeev Ram y David Perreault, viajarán a la India la semana que viene junto con varios miembros más del equipo para pasar el verano realizando pruebas de campo del sistema. En el trayecto, harán una parada en Seúl (Corea del Sur) para presentar un informe sobre su trabajo en la Conferencia Internacional de Electrónica de Potencia.
Generar ingresos adicionales
Se realizarán instalaciones de prueba en dos aldeas de la zona de Jamshedpur, en el noreste de la India: una no dispone en absoluto de una fuente externa de energía y la otra está conectada a la red, pero solo tiene acceso intermitente, con un promedio de dos a tres horas de electricidad al día.
Algunas personas de estas aldeas «nunca habían interactuado antes con este tipo de tecnología», afirma Inam al hablar de los hallazgos de sus viajes anteriores, durante los cuales se reunieron con líderes y residentes de las aldeas para hablar de sus necesidades.
Algunas casas de las aldeas ya cuentan con sistemas solares pequeños y sencillos, instalados para alimentar unas pocas luces LED de bajo consumo y cargar teléfonos móviles. Estas primeras instalaciones solares, explica Inam, ofrecerán ahora a sus propietarios la oportunidad de obtener ingresos vendiendo el excedente de energía a vecinos que carecen de cualquier fuente de electricidad.
A diferencia de las instalaciones solares habituales de la zona —en las que cada lámpara, ventilador o cargador está conectado al sistema mediante cableado fijo—, los nuevos sistemas diseñados por el MIT permitirán añadir o retirar luces y otros dispositivos con flexibilidad; incorporar fuentes de energía adicionales, incluidos más paneles solares u otras fuentes, como generadores diésel; y añadir conexiones para más usuarios con el tiempo.
Aunque la mayoría de las redes eléctricas del mundo utilizan CA (corriente alterna), los nuevos sistemas del MIT funcionan íntegramente con CC (corriente continua), lo que simplifica mucho la instalación, reduce los costos y hace que su uso sea más seguro. Como los usos habituales de la electricidad en estos entornos —iluminación, carga de teléfonos y alimentación de ventiladores— son sistemas inherentemente de CC o pueden convertirse fácilmente a CC, y los paneles solares producen CC por naturaleza, esta simplificación elimina la necesidad de varios dispositivos para convertir la CC en CA y luego de nuevo en CC. Además, como están diseñados para funcionar a menos de 50 voltios, los sistemas no pueden producir descargas mortales, aunque se dañe el cableado y las personas queden expuestas accidentalmente a cables pelados, afirman los investigadores.
Diseñar para las necesidades locales
En lugar de llevar un sistema diseñado por personas ajenas a la comunidad, la idea es que los habitantes desarrollen un sistema que responda a sus propias necesidades y preferencias específicas, explica Inam. «Queremos empoderar a las personas para que construyan una red», señala. Algunas personas de estas aldeas ya pueden costear instalaciones solares en sus casas o conseguir un préstamo para financiarlas. Pero poder vender parte de esa energía a otras casas cercanas a través de una «microrred» podría permitir a los usuarios comprar sistemas más grandes, con parte del costo compensado por la venta de energía.
Mientras tanto, esos vecinos, sin tener que pagar ningún costo inicial de instalación, obtendrían energía para iluminación y carga de dispositivos por un costo estimado de entre 2 y 5 dólares al mes: «menos de lo que pagan ahora por la iluminación con queroseno o velas», afirma Inam. «Por el mismo importe, tendrán una iluminación mejor y más segura, además de otros servicios».
La carga de teléfonos es un servicio de gran demanda que un sistema de este tipo podría ofrecer. El servicio de telefonía móvil está muy extendido en la India y otros países en desarrollo, pero a menudo la gente tiene que viajar a una ciudad cercana o pagar precios elevados en su localidad para cargar el teléfono. Además, la energía solar les permitiría usar ventiladores eléctricos, algo muy necesario en esta región tan calurosa. «Muchos sistemas solares domésticos actuales no tienen esa capacidad», afirma Inam.
Otra ventaja del enfoque de microrred es que permite utilizar paneles solares más grandes de lo que muchos sistemas para una sola vivienda podrían justificar. Esto es crucial porque la mayor parte de la producción masiva mundial de paneles solares está orientada a paneles de 250 vatios, mientras que los sistemas para una sola vivienda suelen diseñarse para paneles de 50 vatios, cuyo costo por vatio es mucho mayor.
«Creemos que esto puede ampliarse realmente», afirma Strawser, y añade que podría ser rentable en muchas etapas: para las empresas que suministran los componentes, los trabajadores locales que realizan las instalaciones, los propietarios de paneles solares que obtienen ingresos por la energía y los usuarios finales, que reciben energía que no solo facilita leer y trabajar después del anochecer, sino que también puede alimentar bombas de agua para el riego y otros usos.
«Es un enfoque de abajo arriba», afirma, en el que los usuarios locales —que ya han contribuido a las decisiones de diseño al interactuar con el equipo— pueden decidir qué se instala, dónde y cuándo.
Saurabh H. Mehta, profesional del sector energético en la India que no está vinculado a este proyecto, afirma que, tras siete años estudiando instalaciones solares en ese país, siempre le ha inquietado «que no se aproveche plenamente toda la energía costosa que se produce. Con esta tecnología, esto sin duda puede cambiar, ya que los propietarios del sistema pueden suministrar fácilmente el excedente de energía a sus vecinos. Esto, en última instancia, puede hacer que el sistema sea más asequible y, por tanto, debería fomentar una mayor adopción de sistemas de energía renovable aislados de la red».
El equipo también incluye al investigador asociado Reja Amatya, a los estudiantes de grado Ahmet Musabeyoglu y Erik Johnson, y al estudiante de posgrado Varun Mehra, quienes trabajarán en el proyecto en la India este verano. Los estudiantes de posgrado Szymon Sidor y Victor Lesniewski, y el exprofesor visitante Khurram Afridi, también contribuyeron al equipo. El trabajo contó con el apoyo del MIT Tata Center for Technology and Design.
Este artículo se publica en colaboración con MIT News. La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde las opiniones expresadas.
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Autor: David L. Chandler es colaborador de MIT News.
Imagen: Un trabajador inspecciona paneles solares. 16 de septiembre de 2013. REUTERS/Carlos Barria.
