La Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) cuenta con un programa de investigación, desarrollo y transferencia tecnológica para aprovechar la energía solar como parte de su compromiso con la transición hacia energías limpias que supera más de 30 años de trayectoria.

El programa lo la lleva adelante el Departamento Energía Solar. Cuenta con laboratorios el Centro Atómico Constituyentes (CAC) donde se fabrican y ensayan dispositivos fotovoltaicos tanto para uso terrestre como espacial y se realiza investigación aplicada sobre dispositivos fotovoltaicos (celdas y sensores).

Las aplicaciones de la energía solar en el espacio

El Departamento Energía Solar de la CNEA realiza la integración eléctrica de los paneles solares que se usan en las misiones espaciales argentinas. La tarea se lleva a cabo en una sala limpia de 180 m2, libre de polvo y con temperatura y humedad de ambiente controladas. Este laboratorio cuenta con un sistema de provisión de gases especiales, como nitrógeno de alta pureza; líneas de vacío, aire comprimido, agua para refrigeración de los sistemas, y dos simuladores solares (soles artificiales) para la medición de celdas y paneles en condiciones terrestres y espaciales.

Para el caso espacial, una pequeña muestra de las celdas también es sometida a pruebas de daño de radiación para conocer cómo se desempeñan en ambientes hostiles y cuánto se degradan. Para esto se utiliza una línea de irradiación EDRA (Ensayos de Daño por Radiación y Ambiente) instalada en el acelerador de iones pesados Tandar del CAC.

“La única fuente de energía que tiene un satélite en el espacio es el sol. El subsistema de potencia cuenta además con una batería que almacena energía para usarla cuando el satélite pasa por detrás de la sombra que proyecta la tierra”, explica Hernán Socolovsky, jefe del Departamento de Energía Solar de la CNEA.

El satélite experimental argentino SAC-A, que fue lanzado por la NASA el 4 de diciembre de 1998 y estuvo activo 8 meses, fue el primero en contar con celdas solares desarrolladas por CNEA. Después el organismo desarrolló los paneles de la misión Aquarius/SAC-D, un satélite que fue puesto en órbita el 10 de junio de 2011 con un instrumento muy sensible de la NASA que medía la salinidad del mar. Su misión duró cuatro años.

El DES también proveyó los paneles solares de los satélites de observación terrestre argentinos SAOCOM, puestos en órbita entre 2018 y 2020. Sus objetivos son la medición de la humedad del suelo y, entre otras aplicaciones en caso de emergencias, detectar derrames de hidrocarburos en el mar y monitorear cuando se producen inundaciones.

Actualmente, se están desarrollando los paneles solares que tendrá el SABIA-Mar 1 (Satélite de Aplicaciones Basadas en la Información Ambiental del Mar), que será lanzado el año próximo para estudiar el mar y las costas.

“Son cuatro paneles que suman 9 metros cuadrados de superficie. Estamos terminando de fabricarlos en nuestra área limpia y, dentro de un par de meses, los vamos a enviar a Córdoba para hacer ensayos ambientales. Se los va a colocar en cámaras que simulan el ambiente espacial, con frío, calor y ambiente de vacío. Si superan esos ensayos, los vamos a llevar a Bariloche para hacer las pruebas con el satélite, que está siendo fabricado por INVAP”, cuenta Socolovsky.

Por otra parte, la CNEA desarrolla sensores solares de posición, que le permiten al satélite saber exactamente su orientación con respecto a los rayos del sol. Y desde 2012, también provee paneles solares para satélites de muy pequeñas dimensiones o nanosatélites de empresas privadas, como Satellogic e Innova Space.

Las aplicaciones terrestres de la energía solar

En la terraza del edificio Tandar, ubicado en el Centro Atómico Constituyentes, se alinean decenas de paneles solares. No son los únicos: en el predio hay varias instalaciones similares que suman un total de 105 kW de potencia instalada para la generación de energía eléctrica. También, se instaló un sistema fotovoltaico en la sede central de la CNEA. En total, el organismo cuenta con 130 kW de potencia instalada, que permite que se nutra de una energía limpia y renovable, la del sol.

En el CAC, desde 2022 se lleva adelante el Proyecto de Inversión BAPIN “Sistema de Generación Eléctrica Distribuida de 400 kW mediante Energía Solar Fotovoltaica”, cuyo objetivo principal es la autogeneración de parte de la energía eléctrica que se consume. Para esto se seguirán instalando sistemas fotovoltaicos hasta alcanzar una potencia total de 400 kW, los cuales producirán alrededor del 8% del consumo eléctrico anual del predio. Ese porcentaje es la primera de las metas establecidas por la ley 27.191 de Energía Renovable Integrada a la Red Eléctrica Pública. La meta máxima es llegar a cubrir el 20%, dentro de los próximos tres años.

Los sistemas instalados consisten en paneles solares que transforman la energía solar en corriente continua, que es convertida en corriente alterna para transferirla a la red de distribución de baja tensión. Para esto se utilizan equipos electrónicos denominados inversores.

Hasta el momento se montaron tres instalaciones, de 57 kW (Edificio acelerador TANDAR), 25 kW (Edificio de talleres), y 6 kW (Marquesina de acceso del CAC), que ya se encuentran inyectando energía en la red interna del Centro Atómico. Estas se suman a dos instalaciones preexistentes, correspondientes a proyectos anteriores, de 5 kW (pérgola en el Edificio 42), y 11 kW (Marquesina de la guardia del CAC).

Como parte de la misma iniciativa se llevó a cabo una instalación de 25 kW en el edificio de la Sede Central de la CNEA, y se encuentra en trámite de ejecución otro proyecto de inversión que financiará nuevas instalaciones, esta vez en el Centro Atómico Ezeiza.

Cuando estén terminadas todas las instalaciones previstas, se generarán alrededor de 675.000 kWh por año, lo que equivale al consumo promedio de 225 viviendas. Al mismo tiempo, se evitará la emisión de cerca de 200 toneladas anuales de dióxido de carbono.

Este proyecto posiciona a la CNEA como el principal organismo público de ciencia y tecnología en cuanto al desarrollo de la Energía Solar Fotovoltaica distribuida con conexión a la red. En estos momentos, el equipo a cargo de llevarlo adelante está conformado por el físico Julio Durán, la ingeniera Mariela Videla, los ingenieros Alejandro Krautner y Daniel Raggio y el arquitecto Ismael Eyras de CNEA, y el físico Juan Plá, del CONICET.

“Además de generar energía, los otros fines de este proyecto son la investigación y la formación de recursos humanos –explica Videla-. Porque otro de sus objetivos es probar las diferentes tecnologías que se utilizan para la inyección de la energía generada por los sistemas fotovoltaicos a la red de distribución interna del centro atómico. También se evalúa el rendimiento de las instalaciones de los sistemas que generan energía y cómo influyen en ellos las condiciones meteorológicas. Los equipos que se utilizan son los disponibles en el mercado, a los que evaluamos para ver si cumplen con las fichas técnicas de fabricación. Tenemos laboratorios para caracterizarlos y hacer ensayos. Otro de nuestros objetivos es que la gente compre equipos seguros”, dicen los investigadores.

La CNEA también desarrolló sensores de radiación solar de bajo costo, basados en celdas fotovoltaicas. Varios prototipos de estos radiómetros fueron probados y calibrados en el Grupo de Estudios de la Radiación Solar (GERSOLAR) de la Universidad Nacional de Luján y algunos de ellos están siendo utilizados en estaciones meteorológicas en diferentes provincias del país. Su uso está destinado a obtener datos sobre el recurso solar en Argentina y evaluar la radiación UV.

La generación distribuida de energía eléctrica: un nuevo paradigma

En su proyecto, la CNEA se centra en la generación distribuida, que es una forma de proveer energía eléctrica generándola en las cercanías de los usuarios. Esto cambia el paradigma de que haya grandes centrales alejadas de las zonas urbanas y después una red de transporte, donde se produce una pérdida de energía, además de la enorme inversión de recursos que representa su ampliación. Con este otro modelo, no es necesario transportar la electricidad a los centros urbanos y los costos se abaratan.

Así, la generación fotovoltaica conectada a red convierte la energía solar en energía eléctrica que después es inyectada directamente a la línea de distribución. En la Argentina ya existen usuarios domiciliarios que generan energía para uso propio pero derivan la que sobra a la red eléctrica. El Departamento de Energía Solar contribuye a elaborar normativas y reglamentaciones a nivel nacional para que se puedan implementar este tipo de sistemas de generación distribuida.

Por otra parte, la CNEA colabora con la Universidad Nacional de San Martín (UNSAM) y la regional Rosario de la Universidad Tecnológica Nacional en un proyecto financiado por la Agencia Nacional de Promoción de la Investigación, el Desarrollo Tecnológico y la Innovación, que consiste en generar energía fotovoltaica y acumularla en baterías de litio. El objetivo es inyectarla a la red en los momentos picos de consumo.

“Vamos a hacer una instalación piloto en una cooperativa de Armstrong, Provincia de Santa Fe, donde tienen generación de energía con sistemas fotovoltaicos. La idea es tener inversores- cargadores para trabajar en forma conectada a la red, inyectando la energía que sobra. Si esa red se cae, los inversores se desconectan automáticamente y generan una red propia”, explica Julio Durán, codirector del proyecto.

La CNEA presente en la Antártida para producir energía limpia

El Departamento de Energía Solar de CNEA también colabora con la Dirección Nacional del Antártico para dotar de energía solar a distintas instalaciones argentinas en ese continente. Desde 2014, la Base Marambio tiene ocho paneles fotovoltaicos de silicio sumando un total de 2 kW de potencia, interconectados a su red eléctrica. Están montados en el techo de la terminal de pasajeros y generan un promedio de 1.650 kWh por año. Esto representa el 34% del consumo anual de una vivienda unifamiliar. En la base Carlini se instaló recientemente un sistema de 2,2 kW también conectado a la red. Esto permite ahorrar parte del combustible que utilizan los generadores eléctricos.

“Nos interesa tener instalaciones en regiones polares, donde además de generar energía podamos recabar algún dato científico. Por ejemplo, la eficiencia de los paneles solares que trabajan a bajas temperaturas o la medición de radiación solar utilizando nuestros sensores”, dice Hernán Socolovsky.

Hay una tercera instalación en el refugio Elefante, una base de observación de fauna. Opera entre septiembre y marzo, ya que en invierno queda bajo 2,5 metros de nieve. Antes la gente tenía que llevar un generador diésel y el combustible. Hoy no hace falta, porque se instalaron cuatro paneles que en total suman 1 kW de potencia. Como consecuencia de la eliminación del ruido del generador, el refugio se rodeó de pingüinos y se puede avistar más fauna.