Hombre, Ciencia y Tecnología ISSN: 1028-0871 Vol. 24, No. 3, jul.-sept. pp. 111-120, 2020
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Comportamiento del CO
2
durante la generación de energía limpia en el parque
solar fotovoltaico Santa Teresa, Guantánamo.
Behavior of CO2 during the clean energy generation in the Santa Teresa
photovoltaic solar park, Guantanamo.
Autores: Yudith Pérez- Heredia
1
, Ing. José R. Dupuy-Parra
2
, Ing. Caridad Preval-Soto
1
,
Lic. Mairelis Videaux-Aguilar
4
.
Organismo: Empresa de Hiroenergía UEB Guantánamo (HIDROENERGÍA),
Guantánamo, Cuba
1,
Centro de Aplicaciones Tecnológicas para el Desarrollo Sostenible
(CATEDES), Guantánamo, Cuba
2
. Universidad de Guantánamo, Guantánamo, Cuba
3
.
E-mail: jose@catedes2.gtmo.inf.cu; jr.dupuy@nauta.cu
Resumen.
A nivel mundial se está promoviendo la
sustitución de las fuentes de energía
tradicionales por las renovables, tanto
por un uso más eficiente de los recursos
energéticos como por la necesidad de
protección del medio ambiente. De
manera especial, se aboga por la
sustitución de los combustibles fósiles
que son los más nocivos por su
incidencia en la emisión de gases de
efecto invernadero como el CO2 y se
apuesta por el empleo de la energía
solar fotovoltaica. Este trabajo tiene
como objetivo evaluar la emisión de
CO
2
respecto a la generación de
energía eléctrica limpia por los cuatro
parques solares fotovoltaicos de Santa
Teresa. Entre otros, se obtuvo como
resultado novedoso se presenta el
estudio detallado de la generación
energía por mes y su comparación con
las emisiones de CO
2.
Palabras Clave: medio ambiente,
efecto invernadero, generación de
energía limpia, emisión de CO
2
.
Abstract.
Globally, the replacement of traditional
energy sources with renewable energy
ones is being promoted, for a more
efficient use of energy resources as well
as the environmental protection. In
particular, it advocates the replacement
of fossil fuels which are the most
harmful because of their impact on the
greenhouse gases emission, such as
CO2, and it bets for the use of
photovoltaic solar energy. This work
aims to evaluate the emission of CO2
with respect to the generation of clean
electric energy by the four photovoltaic
solar parks of Santa Teresa. Among
others, the novelty result was the
detailed study of energy generation per
month and its comparison with CO2
emissions.
Key Words: environment, greenhouse
effect, clean energy generation, CO
2
emission.
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Introducción.
Es inevitable el agotamiento de las fuentes de combustibles fósiles, sobre las cuales se
ha construido la matriz energética mundial desde la Revolución Industrial. Por otra
parte, el consumo desmesurado de combustibles fósiles ha traído la emisión a la
atmósfera de más de 2 585 000 millones de toneladas de CO2 (Rivera y Olabe,
2015).De hecho, la comunidad científica alerta de que, con las proyecciones y medidas
actuales, a finales de siglo la subida puede superar los tres grados, lo que señala
directamente a la producción de gases contaminantes las emisiones de CO2, si
finalmente se cumplen las previsiones del informe, serán ya un 4 % superiores a la de
2015, cuando se firmó el Acuerdo de París. "No es alentador (...) Necesitamos medidas
políticas para frenar las emisiones, pero necesitamos grandes políticas para hacer que
las emisiones declinen. (Cumbre del Clima COP 25 Chile Madrid 2019).
Figura1: Comportamiento de las Emisiones de CO
2
a nivel mundial en los últimos años.
Como se puede apreciar en la figura 1 Las emisiones de dióxido de carbono, que es el
principal gas causante del efecto invernadero y por consiguiente del cambio climático,
para el año 2019 volverán a aumentar pese a la desaceleración económica y al
descenso en el uso del carbón, de forma que marcarán un nuevo récord cuando se
cierre el año, según el último informe del Global Carbon Project que estima que se
verterán a la atmósfera 36.800 millones de toneladas de CO2, un 0,6 % más que el año
pasado.
El principal país emisor de este gas de efecto invernadero en China, sigue liderando
ampliamente la clasificación la segunda economía del mundo verterá a la atmósfera
este año 10.300 millones de toneladas, un 2,6 % más, lo que le sitúa en una línea de
crecimiento sostenido, ya que es un incremento similar al de los últimos tres años. La
mayoría son por carbón, pero ya se están disparando también sus emisiones de
petróleo un 6,9 % más y de gas un 9,1 % más. (Cumbre del Clima COP 25 Chile Madrid
2019). Sin embargo, en los últimos cinco años las emisiones totales han disminuido en
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Cuba al igual que las emisiones per cápita, luego la situación está mejorando (Cuba-
Emisiones de CO
2
-2018).
El análisis de gases de combustión se utiliza para el control de eficiencia de sistemas
de combustión y de emisiones gaseosas. No siempre se dispone del equipamiento
necesario para realizar mediciones de combustión y gases contaminantes que se
expulsan a la atmósfera en las instalaciones energéticas de Cuba. Por esto, se utilizan
factores de emisión para estimar la cantidad de contaminante que se emite (Elieza
Meneses-Ruiz Colectivo de Autores 2018).
La generación fotovoltaica se considera una alternativa ambientalmente ventajosa.
Aunque el sistema energético de Cuba está basado fundamentalmente en el petróleo,
se realizan avances en el uso de estas tecnologías. Entre los principales resultados
destaca la rentabilidad del parque fotovoltaico en zona de azoteas conectado a la red
con cargas (Alexander Domínguez Piloto, Sergio Jáuregui Rigó, Jorge Beltrán Marrero
2019) y en áreas donde el cultivo y la cría de animales no son sustentables para la
sociedad por diversos motivos ambientales son destinadas para el montaje de sistemas
fotovoltaicos conectados para la inyección a la red como es el caso que estamos
estudiando. Resaltar que es con la instalación de estos sistemas anterior mentes dichos
se puede llegar a disminuir la carga conteniente en la atmósfera como es el caso del
dióxido de carbono (CO
2
) generado por sistema de generación con sistemas de energía
renovable, donde se genera electricidad.
Método o Metodología.
Recolección de los datos originales:
Los datos originales provienen de los operarios del parque, luego estos informan al
Centro de Control de (Empresa de Hidroenergía UEB Guantánamo (HIDROENERGÍA)
Guantánamo, ubicado en el municipio Guantánamo perteneciente al Ministerio de
Energía y Minas (MINEN) que se encuentra localizado 8 Oeste %15 y 16 Sur. Los
parques solares fotovoltaicos se localización también en la zona del Sur
específicamente en la localidad de Sur Isleta, en Los Güiros-Santa Teresa. (Preval
Soto. C 2020).
Se utilizó el área que se encuentra ubicado los parques Solares Fotovoltaicos de Santa
Teresa con un total de paneles de 26400. Se tomaron los datos de la generación de
electricidad con un total de 9327,946 MWh en el año 2019 por los cuatro parques
instalados.
Generación de las muestras de disminución de CO
2
a la atmósfera y sus costos.
A partir del experimento original se generaron 48 nuevos datos donde se calculó la
cantidad total 5427 Ton CO
2
/MWh (Factor de Emisión 0,582 Ton CO
2
/kWh 2017) deja
de emitir a la atmosfera. También se modelaron los datos de costo promedios de la
disminución de CO
2
dejados por mese (SENDECO2 2019) con un total de
1189,82$/CO
2
y la generación de electricidad se graficaron en el programa Microsoft
Excel utilizando lacorrespondencia lineal.
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Donde:
Y: Generación de electricidad de los parques solares fotovoltaicos Santa Teresa 1 al 4.
X: Ingreso del precio del CO
2
dejados de emitir a la Atmósfera por la generación de
energía limpia en los parques solares fotovoltaicos Santa Teresa 1 al 4.
Análisis de la Normalidad:
Se realizó en un diseño completamente lineal en cuatro lugares diferentes del lugar
estudiado. Las muestras fueron tomadas de la data histórica de la generación de
electricidad de los parques solares fotovoltaicos, se simularon y realizaron
comparaciones de datos en tiempo real para ver su comportamiento.
Resultados y Discusión.
Ajuste de los datos originales.
En la tabla 1 se muestra la generación de electricidad por la batería de los parques
fotovoltaicos en el año 2019. A partir de esta data histórica se empieza a determinar la
cantidad de CO
2
que se han dejado de emitir a la atmósfera como se muestra en la
tabla 2.
Tabla 1: Generación de Electricidad en los Parques Solares Fotovoltaicos de Santa
Teresa.
Meses
U/M
Parque1
Parque2
Parque3
Parque 4
Enero
MW/h
282,28
242,99
71,11
167,83
Febrero
MW/h
294,04
255,69
76,61
180,40
Marzo
MW/h
327,32
280,21
84,01
196,10
Abril
MW/h
297,50
255,06
77,28
179,95
Mayo
MW/h
278,89
243,61
76,75
179,68
Junio
MW/h
295,24
205,61
75,32
180,79
Julio
MW/h
281,54
248,76
72,93
174,14
Agosto
MW/h
299,54
262,51
77,76
185,67
Septiembre
MW/h
276,91
243,33
70,52
169,62
Octubre
MW/h
273,62
237,22
68,23
177,09
Noviembre
MW/h
265,62
237,08
82,67
162,85
Diciembre
MW/h
271,82
284,39
69,42
30,49
Total
MW/h
3444,32
2996,45
902,58
1984,59
Total General
MW/h
9327,94
Para determinar estas emisiones se calculó por la ecuación que a continuación se
presenta y se utilizó el factor de emisión (FE
CO2
) que es 0,582 Ton CO
2
/MWh con este
índice se multiplica con los valores de la tabla 1.
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Donde:
EM
CO2
: Emisiones de CO
2
dejadas de emitir a la atmósfera por energías limpias.
FE
CO2
: Indicador de factor de emisión de CO
2
.
GEP
ST
: Generación de Electricidad en los Parques Solares Fotovoltaicos de Santa
Teresa.
Tabla 2: Emisiones de CO
2
dejadas de emitir a la atmósfera por energías limpias.
Meses
U/M
Parque1
Parque2
Parque3
Parque 4
Enero
Ton CO
2
164,28
141,42
165,52
40,4
Febrero
Ton CO
2
171,13
148,81
41,38
97,68
Marzo
Ton CO
2
190,5
163,08
44,58
104,99
Abril
Ton CO
2
173,15
148,45
48,89
114,13
Mayo
Ton CO
2
162,32
141,78
44,97
104,73
Junio
Ton CO
2
171,83
119,67
44,67
104,57
Julio
Ton CO
2
163,86
144,78
43,84
105,22
Agosto
Ton CO
2
174,33
152,78
42,44
101,35
Septiembre
Ton CO
2
161,16
141,62
45,26
108,06
Octubre
Ton CO
2
159,24
138,06
41,04
98,72
Noviembre
Ton CO
2
154,59
137,98
39,71
103,07
Diciembre
Ton CO
2
158,2
141,42
48,11
94,78
Total
Ton CO
2
2004,6
1719,9
650,4
1177,7
Total General
Ton CO
2
5552,6
Figura 2: Comportamiento de la disminución de CO
2
a la atmósfera en el año 2019.
Como se puede observar en la figura 2 el comportamiento y disminución de CO
2
al
medio ambiente por los cuatro parques solares de Santa Teresa, en el mes de marzo
es donde ocurre los mayores picos y la disminución de gases de efecto invernadero, en
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el mes de junio ocurre lo contrario al mes de antes mencionado, para el mes de
septiembre ocurre el otro pico de disminución de CO
2,
aunque es menor del que ocurre
en el mes de marzo este es el comportamiento en general de los cuatro parques. En lo
especifico el parque 1 se mantiene casi lineal y ocurre un pico como en el mes como en
el mes de septiembre, en el parque 2 se mantiene lineal, pero en el mes de noviembre
tiene un descenso como en el mes de junio y en el mes de diciembre tiene un pico
mucho mayor que el ocurrido del en mes de marzo, en el parque 3 el comportamiento
es casi lineal en casi todo el año teniendo picos en los meses de marzo, agosto y
noviembre y deceso en los meses abril, mayo, junio y julio. El parque 4 tiene los picos
en los meses de marzo, agosto y noviembre, este último menos que los otros dos, los
descensos en los meses abril, mayo junio que se mantienen lineal, los otros ocurren en
los meses de septiembre y diciembre este último el mayor de todos los que ocurren en
los cuatros parques.
Figura: 3 Parques solares fotovoltaicos de Santa-Teresa.
Figura: 4 Comportamiento de la Electricidad generada contra disminuciones de CO
2
.
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Como se puede apreciar en la figura 4 los puntos muestran que existe una
correspondencia lineal entre la electricidad generada y la disminución de CO
2
. Donde la
R-cuadrada del modelo es de 0,9725, lo cual significa que hay un ajuste apropiado
entre los dos factores antes mencionado, dado que estos valores exceden el umbral del
0,6 (Webster, 2000).
Para determina el Ingreso por las disminuciones de CO
2
dejados de emitir se tuvo en
cuenta el precio promedio por meses por cada Tonelada de CO
2
según el sistema de
crédito internacional de España, que se ha dejo de emitir por la generación de energía
eléctrica limpia como se apreciar en la tabla 3.
Tabla: 3 Precio promedio del CO
2
por meses año 2019 (SENDECO2 - 2019).
Meses
U/M
Promedio
Enero
$
0,238
Febrero
$
0,228
Marzo
$
0,222
Abril
$
0,229
Mayo
$
0,217
Junio
$
0,203
Julio
$
0,208
Agosto
$
0,21
Septiembre
$
0,229
Octubre
$
0,229
Noviembre
$
0,182
Diciembre
$
0,235
Total
$
2,63
Se calculó por la ecuación que a continuación se presenta y se utilizó el precio
promedio del CO
2
por meses en el año 2019; las emisiones de CO
2
dejadas de emitir a
la atmósfera por el empleo de energías limpias y se determinó el ingreso por las
disminuciones de CO
2
dejados de emitir al medio ambiente por la generación de
energía limpia estos resultados se puede observar en la tabla 4.
Donde:
ID
CO2
: Ingreso por las disminuciones de CO
2
dejados de emitir.
PP
CO2
: Precio promedio del CO
2
por mese año 2019. (SENDECO2 - 2019).
Tabla: 4 Ingreso por las disminuciones de CO
2
dejados de emitir.
Meses
U/M
Parque1
Parque2
Parque3
Parque 4
Enero
$ -Ton CO
2
39,10
33,7
9,8
9,6
Febrero
$ -Ton CO
2
39,02
33,9
10,2
22,3
Marzo
$ -Ton CO
2
42,29
36,2
10,9
23,3
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Abril
$ -Ton CO
2
39,65
34,0
10,3
26,1
Mayo
$ -Ton CO
2
35,22
30,8
9,7
22,7
Junio
$ -Ton CO
2
34,88
24,3
8,9
21,2
Julio
$ -Ton CO
2
34,08
30,1
8,8
21,9
Agosto
$ -Ton CO
2
36,61
32,1
9,5
21,3
Septiembre
$ -Ton CO
2
36,91
32,4
9,4
24,7
Octubre
$ -Ton CO
2
36,47
31,6
9,1
22,6
Noviembre
$ -Ton CO
2
28,14
25,1
8,8
18,8
Diciembre
$ -Ton CO
2
37,18
38,9
9,5
22,3
Total
$ -Ton CO
2
439,54
383,10
114,83
256,84
Total General
$ -Ton CO
2
1194,31
Figura: 5 Comportamiento de la electricidad generada contra el índice del precio del
CO
2
.
Tabla:5 índice del precio del CO
2
.
Meses
U/M
Parque1
Parque2
Parque3
Parque 4
Enero
MW/h/$ -Ton CO
2
4,83
4,13
1,07
1,04
Febrero
MW/h/$ -Ton CO
2
4,82
4,17
1,11
2,67
Marzo
MW/h/$ -Ton CO
2
5,24
4,46
1,20
2,80
Abril
MW/h/$ -Ton CO
2
4,91
4,18
1,13
3,17
Mayo
MW/h/$ -Ton CO
2
4,34
3,76
1,05
2,73
Junio
MW/h/$ -Ton CO
2
4,29
2,93
0,95
2,54
Julio
MW/h/$ -Ton CO
2
4,19
3,68
0,94
2,62
Agosto
MW/h/$ -Ton CO
2
4,51
3,93
1,03
2,54
Septiembre
MW/h/$ -Ton CO
2
4,55
3,98
1,01
2,99
Octubre
MW/h/$ -Ton CO
2
4,50
3,87
0,98
2,71
Noviembre
MW/h/$ -Ton CO
2
3,42
3,04
0,93
2,22
Diciembre
MW/h/$ -Ton CO
2
4,59
4,81
1,03
2,67
Total
MW/h/$ -Ton CO
2
49,4
42,8
11,4
29,7
Total General
MW/h/$ -Ton CO
2
133,2
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A de partir evaluar la ecuación se determinó el índice del precio del CO
2
(Tabla 5). Teniendo como resultado que los precios aumentan con el tiempo, como se
puede apreciar en la figura 5 por encima de la línea roja (Exponencial) se encuentra
más de 50% de los puntos azules que indica el buen comportamiento de estos
indicadores.
Aunque en la actualidad la UEB de Hidroenergía de Guantánamo no ingresa por este
concepto a su cuenta en la economía. En la actualidad en todas las instituciones en el
mundo que usan esta tecnología tienen ese aporte adicional por lo que se debe tener
en cuenta ya que es un gran aporte a la atmosfera y al bienestar de trabajadores.
Conclusiones.
El trabajo se desarrolló en los cuatros parques solares fotovoltaicos Santa Teresa del
municipio de Guantánamo, provincia del mismo nombre nos arrojó que la utilización de
esta tecnología se disminuye los efectos contaminantes que afectan al medio ambiente
generado por la disminución de CO
2
(dióxido de carbono). Ha causado que se utilicen
tierras que la actualidad no tienen un uso adecuado ni se explote en la producción de
alimentos, ni cría de animales y si se utilizar para la generación de electricidad.
Después de identificar varios aspectos que mejoran el medio ambiente por la
generación de energía limpia y el ingreso que no obtiene la UEB Hidroenergía
Guantánamo por un valor total general de 1194,31 $-Ton CO
2
. Se identificó también la
cantidad de gases de efecto invernadero dejadas de emitir es de 5552,6 Ton CO
2
. Todo
este comportamiento tiene la base en la generación de electricidad en el tiempo
estudiado de 9327,94 MW/h, entre los cuatros parques el mayor es el primero con un
total de 3444,32 MW/h que representa el 37% del total. Resaltar también que a medida
que trascurre en el tiempo aumenta los ingresos por este concepto, ingresos que no
residen el centro.
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Fecha de aprobado: 13 may. 2020
