On-Grid photovoltaic systems in vacation homes case study Tarqui-Ecu=
ador
|
1 |
Janneth Ma=
gali
Bermeo Ayala |
|
https://orcid.org/0009-0009-4015-=
1958 |
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Universidad Católica =
de
Cuenca (UCACUE), Cuenca, Ecuador. Maestría en Construcc=
iones
con Mención en Administración en la Construcción Sustentable |
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2 |
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Maestría en Construcc=
iones
con Mención en Administración en la Construcción Sustentable |
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3 |
Juan Carlos Cobos Tor=
res |
|
https://orcid.org/000=
0-0001-8153-8379 |
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Universidad Católica =
de
Cuenca (UCACUE), Cuenca- Ecuador. Maestría en Construcc=
iones
con Mención en Administración en la Construcción Sustentable |
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Artículo de Investigación Científica y Tecnológi=
ca Enviado: 14/03/2025 Revisado: 19/04/2025 Aceptado: 14/05/2025 Publicado:30/05/2025 |
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Cítese: |
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Bermeo Ayala, J. M., Moscoso Bernal, S. A., &=
amp;
Cobos Torres, J. C. (2025). Sistemas fotovoltaicos O=
n-Grid
en viviendas vacacionales, caso de estudio Tarqui-Ecuador. AlfaPublicaciones, 7(2.1), 150–171. https://doi.org/10.33262/=
ap.v7i2.1.614 |
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ALFA PUBLICACIONES, es una revista multidisciplinar, trimestral=
,
que se publicará en soporte electrónico tiene como misión contribu=
ir a
la formación de profesionales competentes con visión humaníst=
ica
y crítica que sean capaces de exponer sus resultados investigativos y
científicos en la misma medida que se promueva mediante su intervención
cambios positivos en la sociedad. https://alfapublicaciones.com |
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Esta revista está protegida bajo una licencia
Creative Commons Attribu=
tion
Non Commercial No Derivatives 4.0 Internation=
al.
Copia de la licencia: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ |
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Palabras claves: Energía
solar, generación distribuida, paneles fotovoltaicos, sistemas conectados=
a
la red, viviendas vacacionales. |
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Resumen Int=
roducción:
en el contexto del crecimiento poblacional,=
los
cambios meteorológicos y la dependencia energética de fuentes
hidroeléctricas, Ecuador enfrenta importantes desafíos en cuanto a genera=
ción
eléctrica y sostenibilidad ambiental. Objetivos: este estudio se
centra en la viabilidad técnica, económica y ambiental al incorporar sist=
emas
fotovoltaicos (FV) On-Grid en las viviendas
vacacionales ubicadas en la parroquia rural Tarqui. Metodología: el
dimensionamiento del sistema FV parte del consumo eléctrico promedio, eva=
luando
el sistema requerido y desarrollando un estudio de costos y beneficios
mediante un enfoque descriptivo y cuantitativo. Se recopilaron datos de
consumo eléctrico de los últimos tres años, procesados con herramientas c=
omo MedCalc y Excel. Resultados: los resultados
indican que la instalación de estos sistemas, aunque técnicamente viable,
presenta un periodo de recuperación de aproximadamente 18 años con una TI=
R de
4.44%, además de una reducción significativa de emisiones de CO₂
durante la vida útil del sistema. Conclusiones: se concluye que la
implementación de sistemas FV On-Grid en esta=
zona,
si bien enfrenta desafíos económicos en el corto plazo, ofrece importantes
beneficios ambientales, subrayando la necesidad de políticas públicas que
impulsen su adopción para garantizar un futuro energético sostenible. =
Área
de estudio general: Arquite=
ctura.
Área de estudio específica: Construcción. Tipo de estudio: =
Artículos
Originales. |
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Keywords: Solar energy, distributed
generation, photovoltaic panels, on-grid systems, holiday homes. |
|
Introduction: In the context of population growth,
meteorological changes and energy dependence on hydroelectric sources,
Ecuador faces important challenges in terms of electricity generation and
environmental sustainability. Objectives: This study focuses on the
technical, economic, and environmental feasibility of incorporating On-Gr=
id
photovoltaic (PV) systems in holiday homes located in the rural parish of=
Tarqui. Methodology: the sizing of the PV sy=
stem
is based on the average electricity consumption, evaluating the required
system and developing a cost-benefit study using a descriptive and
quantitative approach. Electricity consumption data from the last three y=
ears
have been collected and processed with tools such as MedCalc
and Excel. Results: The results indicate that the installation of
these systems, although technically feasible, has a payback period of
approximately 18 years with an IRR of 4.44%, in addition to a significant
reduction in CO₂ emissions during the useful life of the system. |
|
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Los procesos de construcción de la vivienda, movilidad geográfica y otros cambios de la población en las áreas rurales son claves para la sostenibilidad y eficiencia (Stenbacka & Cas= sel, 2024). Generalmente estos procesos conducen a un incremento de las emisione= s del dióxido de carbono CO2; sin embargo, al emplear una construcción sostenible se puede conseguir una disminución del gas en 4,326 millones de = g/CO2 en 15 años, aproximadamente (Fulton et al., 2020).
El incremento constante del consum= o de energía eléctrica genera preocupación en distintos niveles: ambiental, econ= ómico y social, ya que cada día disminuyen los recursos naturales disponibles en = el planeta (El-houari et al., 2020). Uno de los problemas más evidentes, se de= be al incremento de la temperatura del aire, que ha superado en 1,54 °C la media preindustrial en solo los primeros nueve meses del año 2024. Esta alz= a ha sido atribuida al fenómeno de El Niño y su efecto de calentamiento, otro factor que eleva la temperatura en el planeta se debe a= los gases de efecto invernadero, los cuales generan impactos negativos tanto en= la salud humana como en el medio ambiente (Chere-Quiñónez et al., 2022).
Debido al cambio climático se prevé incremento significativo en los fenómenos meteorológicos extremos, lo que p= odría provocar interrupciones y cortes en el suministro de energía eléctrica. A r= aíz de esto, las empresas enfrentan dos obstáculos: la necesidad de generar conciencia sobre la importancia de las energías renovables y la limitación financiera que dificulta su adopción (Ersöz & Bülbül, 2022).
Existen varios tipos de energía renovable, siendo los más utilizados, la solar, eólica, geotérmica e hidroeléctrica. Cada uno de estos recursos contribuye a la reducción del us= o de combustibles fósiles y las emisiones de gases de efecto invernadero (Tiwari, 2024).
Para el año de 2022 el Minister= io de Energía y Minas (2024) establece que el mayor recurso en Ecuador provie= ne de la generación hidroeléctrica, con un aporte del 58,6%, en comparación con otras fuentes de energía renovable y no renovable. Sin embargo, depender mayoritariamente de un solo tipo de generación puede provocar cortes de ene= rgía eléctrica ante la falta de lluvias. Actualmente el Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología (INAMHI), informa que en cada región del país= las precipitaciones se encuentran entre un 20% y un 90% por debajo de los nivel= es históricos permitidos (Guerrero, 2024). A nivel energético esto se traduce = en una reducción de 1,15 GW sobre un total de 3,65 GW de potencia disponible (Orozco, 2024). Por tal motivo es necesario diversificar la matriz energéti= ca mediante el aprovechamiento de otras fuentes renovables como la eólica y la solar entre otras (Barragán, 2020).
La Agencia de Regulación y Cont= rol de Energía y Recursos Naturales no Renovables (ARCERNNR, 2023) establece l= a Regulación 006/23, mediante la cual se promueve la Generación Distribuida (GD) a través de fuentes eléctricas a pequeña escala y ubicadas en proximidad a los consumidores, usuarios o clientes finales. Normalmente la GD está conectada= a la red eléctrica; sin embargo, también puede operar de forma aislada, este último ocurre en áreas rurales (Zarei-Jelyani et al., 2024). La GD conforma= da por fuentes solares fotovoltaicas e hidroeléctricas resulta fundamental para promover la sostenibilidad, al disminuir la huella de carbono, es decir, el conjunto de emisiones de dióxido de carbono (CO₂) y otros gases de ef= ecto invernadero (Ministerio de Energía y Minas, 2024).
Ecuador posee un gran potencial pa= ra aprovechar la energía solar debido a su ubicación geográfica, donde la radiación solar oscila entre 2,5 a 5,82 kWh/m2 por día (Mogrovej= o, 2024; Rodríguez et al., 2021). El territorio ecuatoriano se considera una zona óptima, ya que se encuentra situada sobre la línea equinoccial y permite una máxima captura de la energía solar (Tacuri et al., 2024).
Naturalmente los sistemas Fotov= oltaicos (FV) presentan diversas barreras, entre ellas se encuentra la inversión inicial, la cual dificulta su adopción. Generalmente el costo relacionado c= on los gastos en materiales y equipos, instalación y mantenimiento (Mogrovejo = et al., 2024). Los altos costos iniciales, combinados con la incertidumbre sob= re el retorno de la inversión, desalientan la adopción de estas tecnologías. Además la complejidad de los trámites para la solicitud de préstamos y la f= alta de subsidios agravan las dificultades para concretar la inversión en áreas rurales (Karasmanaki et al., 2021).
Existen otros desafíos presentes c= omo la escasa difusión sobre las ventajas y factibilidad de implementación de estos sistemas (Xue et al., 2021). Persiste una incertidumbre significativa entre= los potenciales usuarios respecto a la tecnología integrada en las viviendas inteligentes; tras la adquisición del sistema, con el paso del tiempo, se observa una baja tasa de adopción sostenida. En consecuencia, el rendimiento energético real no alcanza las expectativas iniciales de ahorro (Inca et al= ., 2023). El uso de FV representa una alternativa tecnológica prometedora para= la generación de electricidad; sin embargo, su adopción enfrenta barreras técn= icas y de conocimiento frecuentemente ignoradas por los usuarios finales (Ramos = et al., 2021).
En la ciudad de Cuenca existió un = auge en la explotación de viviendas con fines vacacionales en las parroquias rur= ales como Turi, Nulti, Tarqui, entre otros; las cuales se enfocan principalmente= en actividades turísticas. Actualmente, se conoce que existen sistemas FV on-g= rid (conectados a la red eléctrica) diseñados principalmente para entornos urba= nos. La Empresa Eléctrica Regional Centrosur C.A. registra 78 proyectos, = de los cuales 64 son para uso residencial, cuya potencia nominal está en el ra= ngo de 1 a 15 kW. Sin embargo, aún no se han implementado proyectos on-grid en zonas rurales de la parroquia Tarqui (Mogrovejo, 2024).
El objetivo del estudio es evaluar= la viabilidad y los beneficios del sistema de paneles FV on-grid en viviendas vacacionales de la parroquia Tarqui, mediante el dimensionamiento del siste= ma, junto con un análisis de costo y viabilidad. Para ello, se establecen los siguientes objetivos específicos:
· Determinar el perfil de c= onsumo energético de las viviendas vacacionales ubicadas en la parroquia Tarqui, mediante el análisis de datos de consumo eléctrico registrados durante los periodos de ocupación y no ocupación en los últimos tres años, utilizando registros eléctricos facilitados por la empresa Eléctrica Regional Centrosur C.A.
·&nb= sp; Definir la potencia reque= rida del sistema fotovoltaico, mediante el análisis del consumo de energía eléct= rica y la irradiancia global en la parroquia Tarqui, para que la instalación cum= pla con las condiciones energéticas locales.
·&nb= sp; Analizar los costos de implementación y los beneficios económicos del sistema fotovoltaico On-Grid= , a partir del cálculo de los costos iniciales de instalación y mantenimiento, = para que los resultados sirvan como base en procesos de decisión sobre su aplica= ción en viviendas vacacionales.
· Valorar el impacto ambien= tal del sistema fotovoltaico en viviendas vacacionales, a través del estudio del ciclo de vida y de los efectos ambientales del sistema On-Grid, para que los propietarios tengan una comprensión clara de su contribución a la sostenibi= lidad.
El presente estudio se enmarca en = la investigación científica, con una orientación hacia la investigación aplica= da, al emplear principios y conocimientos consolidados de las ciencias para abo= rdar problemáticas reales en el ámbito energético (Delgado, 2021). Su propósito principal es evaluar la viabilidad técnica y económica de sistemas FV on-grid en viviendas vacacionales, con el objetivo de generar soluciones sostenibles que contribuyan al bienestar social mediante el uso eficiente de recursos energéticos renovables.
El enfoque metodológico adoptado e= s de tipo cuantitativo, ya que se basa en el análisis de datos objetivos sobre el consumo eléctrico, proporcionados por la Empresa Eléctrica Regional Centrosur C.A. En este contexto se ha optado por un diseño no experimen= tal, transversal y descriptivo, dado que no se manipulan variables independiente= s, y se realiza una observación puntual del fenómeno de estudio.
La recolección de datos se centra = en los registros de consumo energético correspondientes a la zona rural residencia= l de la parroquia Tarqui, abarcando un periodo de tres años, 2022 a 2024; obteni= endo en el último año un total de 5327 clientes. A través de ello, se identifica= ron patrones de consumo, esenciales para el dimensionamiento del sistema fotovoltaico propuesto. A continuación, se detallan los siguientes instrume= ntos para su desarrollo:
· Por medio de registros documentales y el programa de hoja de cálculo Excel, se identificaron los periodos vacacionales en las diferentes regiones del Ecuador, con el fin de analizar su influencia en el comportamiento del consumo energético, y detec= tar posibles incrementos o disminuciones asociados a la estacionalidad.<= /p>
· Se estableció un interval= o de confianza del 95% para obtener la mediana del consumo eléctrico por año; es= ta se efectúa a través de una caja de bigotes por medio de la herramienta MedC= alc. A partir de ello, se escoge un valor de consumo eléctrico mensual, expresad= o en kWh/mes.
· Se llevó a cabo una revis= ión sistemática de literatura en bases de datos científicas reconocidas, tales = como ScienceDirec= t y Google Scholar, con el objetivo de seleccionar estudios relevantes y actualizados dentro del rango temporal comprendido en= tre 2020 y 2024. Como resultado de este proceso, se identificaron inicialmente = 394 documentos, de los cuales se excluyeron 65 por duplicidad y 319 por no cump= lir con los criterios del objeto de estudio, obteniéndose finalmente un conjunt= o de 10 artículos pertinentes. Estos estudios seleccionados proporcionan informa= ción clave sobre los aspectos técnicos, económicos y ambientales relacionados co= n la implementación de sistemas fotovoltaicos conectados a la red (on-grid) en z= onas rurales, fortaleciendo el marco de referencia de la presente investigación,= ver Figura 1.
Figura =
1
Revisión
sistemática de literatura
Eliminados por no corresponder al objeto de
estudios (n=3D319) Eliminados por duplicados (n=3D65)
Durante el año 2022 se observa en = la Figura 2 una tendencia ligeramente constante de consum= o de energía cada mes. Esto se debe a que probablemente esté influenciada por las restricciones de la pandemia que mantuvieron una actividad homogénea durante gran parte del año. Sin embargo, cuando se evalúan los años siguientes las tendencias cambian. Por ejemplo, los meses de diciembre y marzo presentan niveles de bajo consumo de energía eléctrica, lo cual se asocia a los perio= dos vacacionales escolares. En contraste, los meses de julio y agosto muestran = picos de consumo, lo que puede deberse al retorno de actividades escolares o a una mayor actividad operativa general. Aunque octubre y noviembre no correspond= en a periodos de vacaciones, en el año 2024 se evidencia una caída notable en el consumo, lo que podría atribuirse a una migración de la población.
Figura =
2
Consumos
eléctricos, periodos 2022 - 2024
Se estableció un intervalo de confianza del 95%, el cual repre= senta la verdadera mediana de la población. Esta herramienta estadística desarrol= lada en MedCalc, es útil en dos aspectos, primero permite conocer el valor típic= o de consumo y segundo, determina el grado de certeza sobre esa estimación, considerando la variabilidad de los datos. Por tanto, la mediana ofrece una forma confiable de describir el comportamiento de una vivienda en la rural residencial de la parroquia Tarqui.
En la Figura 3 se observa el consumo eléctrico en los periodos de diciembre 2021 a noviembre 2022. Durante este periodo, la mediana mensual oscila entre 70 a 80 kWh, lo cual refleja un consumo estable dentro del conjunto de clientes residenciales. A pesar de q= ue existen usuarios que poseen un consumo mayor, no modifican de forma significativa la tendencia central. En conjunto, se trata de un comportamie= nto energético estable y homogéneo en la mayoría de los meses.
Figura =
3
Periodo de
consumo eléctrico del año 2021 - 2022
Durante el periodo diciembre 2022 – noviembre 2023, la mediana mensual muestra un ligero descenso comparado al año anterior, donde el cons= umo varía entre 65 a 80 kWh/mes. Aunque siguen existiendo valores de consumo extremos, tal como se ilustra en la Figura 4. No se identifica un cambio sustancial en la distribución del consumo, por lo que = el año 2023 puede considerarse comparable en comportamiento general al 2022.
Figura =
4
Periodo de
consumo eléctrico del año 2022 - 2023
En este último período, la mediana mensual presenta un rango e= ntre 60 a 90 kWh/mes. En la Figura 5 se observa una mayor variabilidad, es decir, muestra valores de consumo más bajos o al= tos en comparación a los años anteriores. Esta amplitud en la mediana, junto co= n la persistencia de valores atípicos, podría indicar una mayor heterogeneidad e= n el comportamiento de consumo residencial, aunque sin evidenciar una tendencia clara de crecimiento sostenido.
Figura =
5
Periodo de
consumo eléctrico del año 2023 - 2024
A lo largo de los tres periodos evaluados, no se evidencia un incremento sostenido en el consumo eléctrico mensual residencial. Por tanto= , se escoge un consumo situado dentro de los tres rangos de medianas antes menci= onadas, por un valor igual a 75 kWh.
De acuerdo con diversos autores un sistema Fotovoltaico (FV) on-grid, off-grid o hibrido orientado a zonas rurales de tipo residencial está compuesto principalmente por paneles solares e inversores, tal como se detalla en la Tabla 1= . Todos los sistemas contemplan el uso de estructuras de soporte para la instalación de los módulos fotovoltaicos, así como medidores bidireccionale= s, los cuales permiten registrar el flujo de energía ya sea desde el sistema FV como de la red de distribución eléctrica. Esta función es fundamental para = los esquemas de medición neta (net metering), tal como mencionan Tian= et al. (2024) y Zhu et al. (2024).
Tabla 1=
Componentes =
del
sistema fotovoltaico on-grid en zonas residenciales rurales
|
Autor=
es |
Panel=
solar |
Inver=
sores |
Bater=
ías |
Contr=
oladores
de carga |
Medid=
ores |
Estru=
cturas
de soporte |
Mater=
iales de
aislamiento |
|
Guo et al. (2024) |
X |
X |
X |
|
|
|
|
|
Suberi et al. (2024) |
X |
X |
X |
|
X |
X |
|
|
Liu et al. (2024) |
X |
X |
|
X |
X |
X |
|
|
Zhu et al. (2024) |
X |
X |
|
|
X |
X |
|
|
Tian et al. (2024) |
X |
X |
|
|
|
|
X |
|
Luo & Shi (2024) |
X |
X |
X |
X |
X |
|
|
|
Chen et al. (2022) |
X |
X |
|
X |
|
|
|
|
Conteo |
7/7 |
7/7 |
3/7 |
3/7 |
4/7 |
3/7 |
1/7 |
|
Porcentaje |
100%<= o:p> |
100%<= o:p> |
42,9%=
|
42,9%=
|
57,1%=
|
42,9%=
|
14,3%=
|
La po=
tencia
instalada de un sistema fotovoltaico (FV) on-grid depende fundamentalmente =
de
la carga eléctrica demandada. Según De Freitas
· Viviendas aisladas: prese= ntan una potencia fotovoltaica promedio de 2,28 kW, adecuada para cubrir las necesidades energéticas básicas de hogares ubicados en zonas rurales con ocupación intermitente o limitada. Este tipo de viviendas corresponde al ca= so de estudio en Tarqui – Ecuador, donde predominan unidades habitacionales de es= ta categoría.
· Viviendas adosadas: utili= zan sistemas FV con una potencia promedio de 5,78 kW, configurados para suminis= trar energía a hogares con mayor densidad de ocupación y niveles de consumo más elevados, típicos en zonas semiurbanas o rurales consolidadas.
Estas relaciones permiten establec= er rangos referenciales para el dimensionamiento técnico del sistema FV, ajust= ado al perfil de consumo característico de cada tipo de vivienda.
Sistema
fotovoltaico on-grid en zonas rurales residenciales
|
Autores |
Potencia |
Viviendas |
Techos |
Área FV |
|||
|
kW |
Alta o baja |
Aislada |
Adosada |
Azotea |
Tejado |
m2 |
|
|
Guo e=
t al. (2024) |
1,84 |
Baja |
X |
|
|
X |
No menciona |
|
4,14 |
Baja |
|
X |
|
X |
No menciona |
|
|
Suber=
i et al.
(2024) |
2 |
Baja |
X |
|
No menciona |
89 |
|
|
5 |
Baja |
|
X |
|
|
No menciona |
|
|
Lui e=
t al. (2024) |
7160 |
Alta |
No menciona |
No menciona |
No menciona |
||
|
Zhu e=
t al. (2024) |
1005 |
Alta |
No menciona |
No menciona |
No menciona |
||
|
Tian =
et al. (2024) |
No menciona |
X |
|
X |
X |
No menciona |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Thada=
ni &
Go (2021) |
8,2 |
Baja |
|
X |
X |
|
No menciona |
|
Hounk=
patin et
al. (2023) |
49,5 |
Alta |
No menciona |
No menciona |
No menciona |
||
|
Luo &=
amp; Shi
(2024) |
3 |
Baja |
X |
|
X |
|
80 |
|
Chen =
et al. (2022) |
10 |
Baja |
|
X |
X |
90 |
Los paneles FV pueden instalarse t=
anto
en azoteas planas como en tejados inclinados dependiendo de las condiciones
arquitectónicas de cada vivienda. En estos casos el área promedio disponible
para la instalación, denotada como
Para determinar el sistema FV adec= uado en la parroquia Tarqui - Ecuador, se consideran los siguientes aspectos técnicos, ambientales y de consumo:
·&nb= sp; El consumo eléctrico prom= edio mensual determinado a partir de la mediana es 75 kWh/mes, lo que correspond= e a un consumo diario aproximado de 2,5 kWh/día.
·&nb= sp; Según Luo & Shi (2024= ) un sistema FV de 3 kW de potencia permite cubrir un consumo diario de 7,2 kWh.= Con esta relación, se determina que la demanda del sistema FV presenta un valor igual a 1,04 kW.
·&nb= sp; Se selecciona 2 paneles fotovoltaicos de 580 W, de potencia nominal, con una superficie de 6 m² y u= na eficiencia de conversión del 21,6 % (Autosolar, 2025).
· La irradiancia solar prom= edio anual (G) en la zona de estudio es de 1.673 kWh/m²/año, lo que equivale a aproximadamente 4,583 kWh/m²/día, según se representa en la Figura = 6.
Figura =
6
Radiación en=
una
vivienda de la parroquia Tarqui - Ecuador
Según Suberi et al. (2024) el consumo E es igual a <=
!--[if gte msEquation 12]>
En la Tabla 3= se muestra todos los costos relacionados a la inversión (materiales), ingre= sos (sueldo referencial) y egresos (mantenimiento y consumo).
Inversión,
ingresos y egresos para el sistema FV on-grid
|
# |
Descripción |
Cantidad |
Precio Unitario |
Precio Total. |
|
1 |
Paneles
FV de 580 W |
2 |
$ 90,00 |
$ 180,00 |
|
2 |
Inversor
de 2 kVA |
1 |
$ 370,00 |
$ 370,00 |
|
3 |
Medidor
bidireccional |
1 |
$ 80,00 |
$ 80,00 |
|
4 |
Cableado
+ conectores |
- |
$ 40,00 |
$40,00 |
|
5 |
Protecciones
eléctricas |
- |
$ 70,00 |
$ 70,00 |
|
6 |
Estructura
de soporte |
- |
$ 50,00 |
$ 50,00 |
Tabla 3
Inversión,
ingresos y egresos para el sistema FV on-grid (=
continuación)
|
# |
Descripción |
Cantidad |
Precio Unitario |
Precio Total. |
|
7 |
Mano
de obra parcial |
- |
$ 50,00 |
$ 50,00 |
|
Total de la Inversión=
|
$ 840,00 |
|||
|
1 |
Limpieza
anual del sistema FV |
1 |
$ 10,00 |
$ 10,00 |
|
2 |
Mantenimiento
técnico (cada 5 años, prorrateado) |
- |
$ 20,00 |
$ 20,00 |
|
3 |
Consumo
mensual (mediana) |
- |
75 kWh |
75 kWh |
|
4 |
Cargo
tarifario Cuenca – Residencial |
- |
- |
0,095 $/kWh |
|
5 |
Pago
de consumo mensual |
- |
- |
$
7,125 |
|
6 |
Pago
de consumo anual |
- |
- |
$
85,50 |
|
Total de egresos anuales |
$ 115,50 |
En función de los costos iniciales= y los beneficios proyectados, se ha desarrollado un flujo de caja (ver Tabla 4) para un horizonte temporal de 18 años, aplica= ndo una tasa de descuento del 15%, tomada como referencia del Impuesto al Va= lor Agregado (IVA). En este análisis se considera un ingreso mensual equivalente exclusivamente al ahorro por consumo eléctrico evitado, estimad= o en $7,125 mensuales, lo que corresponde a un ahorro anual de $85,50 bajo condiciones promedio. Este valor representa el beneficio económico directo = que obtiene el propietario al dejar de pagar por la energía suministrada por la= red eléctrica. Considerando este flujo de ingresos, se proyecta un periodo de recuperación de la inversión de aproximadamente 18 años bajo las tarifas eléctricas actuales, plazo que podría reducirse significativamente si se considera el probable incremento futuro en los costos de la energía convencional, especialmente en zonas rurales como la parroquia Tarqui.
Viabilidad d=
el
sistema FV on-grid
|
Años |
Inversión |
Ingresos |
Egresos |
Flujo efectivo net=
o |
|
0 |
$ =
840 |
0 |
0 |
$ 840 |
|
1 |
|
$ =
85,50 |
$ 30,00 |
$ 55,50 |
|
2 |
|
$ =
85,50 |
$ 30,00 |
$ 55,50 |
|
3 |
|
$ 85,50 |
$ 30,00 |
$ 55,50 |
|
4 |
|
$ =
85,50 |
$ 30,00 |
$ 55,50 |
Tabla 4
Viabilidad d=
el
sistema FV on-grid (continuación)
|
Años |
Inversión |
Ingresos |
Egresos |
Flujo efectivo net=
o |
|
5 |
|
$ 85,50 |
$ 30,00 |
$ 55,50 |
|
6 |
|
$ 85,50 |
$ 30,00 |
$ 55,50 |
|
7 |
|
$ 85,50 |
$ 30,00 |
$ 55,50 |
|
8 |
|
$ =
85,50 |
$ 30,00 |
$ 55,50 |
|
9 |
|
$ =
85,50 |
$ 30,00 |
$ 55,50 |
|
10 |
|
$ =
85,50 |
$ 30,00 |
$ 55,50 |
|
11 |
|
$ =
85,50 |
$ 30,00 |
$ 55,50 |
|
12 |
|
$ =
85,50 |
$ 30,00 |
$ 55,50 |
|
13 |
|
$ =
85,50 |
$ =
30,00 |
$ 55,50 |
|
14 |
|
$ =
85,50 |
$ 30,00 |
$ 55,50 |
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15 |
|
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85,50 |
$ 30,00 |
$ 55,50 |
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16 |
|
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$ 30,00 |
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$ 55,50 |
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18 |
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85,50 |
$ 30,00 |
$ 55,50 |
Los resultados obtenidos permiten concluir que el proyecto es financieramente viable, en tanto se cumplen los siguientes criterios económicos:
·&nb= sp; Relación beneficio/costo = (B/C): 0,39, valor inferior a la unidad, lo que indica que los costos superan los beneficios incluso en el período de 18 años analizado.
·&nb= sp; Valor Actual Neto (VAN= ): $-515,17, considerando una tasa de descuento del 15% a 18 a= ños, lo cual representa que la inversión no se recupera completamente en este horizonte temporal bajo las condiciones actuales de tarifas eléctricas.
· Tasa Interna de Retorn= o (TIR): 4,44%, inferior a la tasa de descuento considerada del 1= 5%, lo que indica que el proyecto no cumple con las expectativas financieras convencionales incluso en el largo plazo.
Estos indicadores evidencian que la implementación del sistema= FV on-grid en viviendas vacacionales de la parroquia Tarqui, aunque técnicamente facti= ble, no resulta rentable desde el punto de vista económico-financiero convencion= al en el plazo analizado. Sin embargo, los beneficios ambientales y la protecc= ión frente a futuros incrementos en las tarifas eléctricas podrían justificar su implementación desde una perspectiva de sostenibilidad a largo plazo.
A través de los datos proporcionados por la Empresa Eléctri= ca Regional Centrosur C.A. se obtienen 5327 diferentes consumos de energía eléctrica de la parroquia rural Tarqui, la cual pertenece al cantón Cuenca – Ecuador. Luego se realizan dos análisis, uno de tipo estadístico descriptivo (Excel) para determinar bajos y altos consumos durante los años 2023 y 2024= , donde en algunos casos coincide con el periodo vacacional en diciembre y marzo. No obstante, cabe recalcar que existen más periodos vacacionales de las escuel= as, colegios y universidades en los estudiantes como agosto – septiembre, febre= ro – abril y junio – julio. Como segundo análisis se emplea la herramienta estadística MedCalc, el cual proporciona un rango en el cual es probable qu= e se encuentre la verdadera mediana de una población. Tomando un intervalo de confianza del 95%, se establece un consumo de 75 kWh/mes.
Por otro lado el uso de un sistema FV de 3 kW para un consumo = de 7,2 kWh. Al hacer una relación proporcional a 2,5 kWh, se obtiene una potencia = de 1,04 kW. Por lo tanto, los paneles solares e inversor deben ser mayores a 1= kW. En el caso de los paneles, se agrupan en función de la potencia nominal; por ejemplo, se escogen 2 paneles de 580 W. Por otro lado, para el inversor se utiliza una potencia de 2 kVA (Luo & Shi, 2024).
La inversión total del sistema FV incluidos todos los componen= tes e IVA asciende a $840. Para evaluar la viabilidad económica se considera únicamente el ahorro real por consumo eléctrico evitado, equivalente a $7,1= 25 mensuales o $85,50 anuales. Los egresos anuales representan el gasto de mantenimiento del sistema, por un valor de $30,00. Bajo una tasa de descuen= to del 15% y un periodo de 18 años, se determina una relación beneficio/costo = de 0,39; lo que confirma que el proyecto FV no resulta financieramente atracti= vo bajo las condiciones actuales de tarifas eléctricas y tasas de descuento consideradas. Sin embargo, el sistema FV podría representar un valor agrega= do para las viviendas vacacionales de la parroquia rural Tarqui, que actualmen= te presentan un costo diario entre $32 a $55 al ofrecer una alternativa sosten= ible y reducir la dependencia energética a largo plazo (Airbnb, 2025).
La implementación de sistemas FV en residencias vacacionales representa una estrategia vital para disminuir el impacto ambiental asociad= o al consumo energético. Este estudio busca demostrar que la adopción de tecnolo= gías FV reduce significativamente las emisiones de CO₂. Por ejemplo Chen e= t al. (2022) mencionan que la adopción de los sistemas FV genera una reducción de 352,64 toneladas de CO2 en China durante 25 años de su vida útil= . Un caso comparable fue documentado por Thadani & Go (2021) donde disminuye hasta 173,89 toneladas de CO2 en Uganda.
Por último este sistema FV es una solución eficiente para la generación de energía renovable, destacándose por su adaptabilidad a difere= ntes tipos de estructuras en la vivienda, como techos con tejados y azoteas. Su integración es viable, siempre y cuando presente una orientación adecuada y evite la ausencia de sombras que afectan la eficiencia del panel FV. En la = zona rural de Tarqui lo convierte en una alternativa ideal para promover el uso = de viviendas vacacionales (Chen et al., 2022).
5.
Conclusiones
· =
El desarrollo de este estudio permitió analizar con profundidad la
posibilidad de incorporar sistemas fotovoltaicos conectados a la red en
viviendas vacacionales ubicadas en Tarqui. A través del análisis del consumo
eléctrico en distintos periodos del año, se obtuvo una visión clara del
comportamiento energético real de estas viviendas, lo que facilitó un
dimensionamiento adecuado del sistema propuesto. Con ello, se cumplió el
propósito de demostrar la viabilidad técnica de este tipo de instalaciones =
en
entornos rurales con ocupación intermitente.
· =
Desde el punto de vista económico, si bien el sistema no representa u=
na
inversión altamente rentable a corto plazo, el estudio cumplió con su objet=
ivo
al ofrecer una evaluación completa de costos, egresos y beneficios. Esta
información sirve como una herramienta útil para que los propietarios puedan
tomar decisiones basadas en datos reales. Además, permite prever escenarios
futuros en los que el aumento de tarifas eléctricas podría hacer más atract=
iva
la inversión.
· =
En lo ambiental, se evidenció una notable contribución a la reducción=
de
emisiones contaminantes mediante el uso de energía solar. A pesar de los re=
tos
económicos, el sistema propuesto representa una alternativa sostenible que
puede generar un impacto positivo a largo plazo. Esto refuerza la necesidad=
de
promover políticas públicas que impulsen el uso de energías limpias en zonas
rurales, cumpliendo así con el objetivo de valorar el impacto ecológico del
proyecto y su potencial como solución sustentable.
5.1.
El presente artículo es parte del trabajo de investigación y titulación del programa de maestría en Construcciones con mención en Administración de la Construcción Sustentable de la Universidad Católica de Cuenca, por ello agradecemos a todos y cada uno de los instructores pertenecientes a los grupos de investigación; Ciudad, Ambiente, y Tecnol= ogía (CAT), y Sistemas embebidos y visión artificial en ciencias, Arquitectu= ras, Agropecuarias, Ambientales y Automática (SEVA4CA), Laboratorio de Robótica, Automatización, Sistemas Inteligentes y Embebidos (RobLab), por los conocimiento e información brindados para la elaboración del trabajo.
Los autores declaran que no existe conflicto de intereses en relación con el artículo presentado. Los autores declaran que no existe conflicto de intereses en relación con el artículo presentado. Todos los autores contribuyeron significativamente en la elaboración del artículo.
=
7.&n=
bsp;
Declaración de
contribución de los autores
Todos los actores contribuyeron significativamente en la elabo=
ración
de este artículo.
La presente investigación fue financiada en su totalidad con f= ondos propios de los autores.
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El
artículo que se publica es de exclusiva responsabilidad de los autores y no
necesariamente reflejan el pensamiento de la Revista Alfa Publicaciones.
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ISSN: 2773-7330<=
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