La cadena de suministro de energía solar es un proceso complejo que involucra la transformación de energía solar en energía utilizable y abarca una serie de principios de gestión efectivos desde el punto de adquisición de los recursos energéticos hasta el punto de consumo de la energía utilizable.
Introducción
La cadena de suministro de energía solar se compone principalmente de cinco fases: adquisición, generación, transmisión, distribución y demanda. Estas fases cubren todos los procesos a lo largo de la cadena de suministro de energía solar, desde las materias primas (entrada) hasta el producto final (salida) [1][2]. Alternativamente, la cadena de suministro de energía solar se puede dividir en tres procesos: upstream, producción y downstream (ver Figura 1) [3]. Sus principales objetivos son proporcionar un suministro regular y constante de materias primas y promover el uso de tecnologías de energía renovable [4].
Figura Cadena de suministro de energía solar [3].
La cadena de suministro de energía solar varía según la fuente de energía renovable:
a) Cadena de suministro de energía para recursos de biomasa:
La cadena de suministro de energía para biomasa incluye tres procesos [5]:
- Proceso upstream: incluye todas las operaciones (recolección, almacenamiento, preprocesamiento) realizadas desde la fuente como entrada.
- Proceso de producción: tiene como objetivo explorar las fuentes de energía de biomasa para producir electricidad mediante dispositivos de conversión.
- Proceso downstream: incluye operaciones específicas como asegurar la disponibilidad de electricidad almacenada para los usuarios finales.
La cadena de suministro de energía de biomasa se caracteriza por varias particularidades. En primer lugar, la biomasa como materia prima tiene disponibilidad estacional y altos costos de compra debido a la limitada disponibilidad del material. Otra particularidad es la baja densidad de la biomasa como materia prima, lo que implica un aumento potencial en los costos operativos (almacenamiento, manipulación, transporte, entre otros) a lo largo de toda la cadena de suministro [6][7].
El sistema de toma de decisiones específico para la cadena de suministro de biomasa se puede ver desde tres niveles [5][8][9]:
- Nivel estratégico: es una decisión a largo plazo que incluye el establecimiento de sistemas de suministro de biomasa adecuados, la instalación de dispositivos de conversión y la configuración de sitios industriales y depósitos.
- Nivel táctico: es una decisión a mediano plazo para establecer la planificación general en términos de operaciones logísticas (almacenamiento, transporte, recolección) e identificar los medios de transporte adecuados.
- Nivel operativo: es una decisión a corto plazo que implica la planificación detallada de todas las operaciones realizadas en las operaciones diarias dentro de toda la cadena de suministro.
La cadena de suministro de energía de biomasa enfrenta dos desafíos principales en el sistema de adquisición y el proceso de conversión, debido a las limitaciones como la infraestructura local, las restricciones geográficas y el problema de competitividad de los actores implicados en la cadena de suministro [10][11]. Por lo tanto, es importante asegurarse de que todas las actividades asociadas con la cadena de suministro se gestionen de manera efectiva para mantener su funcionamiento fluido, especialmente a través de una buena planificación en el transporte de materias primas con sitios industriales y depósitos estratégicamente ubicados [8][12].
b) Cadena de suministro de energía para recursos eólicos:
De manera similar, la cadena de suministro de energía eólica consta de tres procesos [5][13][14]:
- Proceso upstream: las fuentes de energía eólica se caracterizan por la generación de electricidad a través de la turbina eólica. Esta contiene ciertos componentes, incluyendo el mástil, la hélice, la góndola, la pala y el rotor. También es importante elegir un sitio de instalación con alta intensidad de viento. Durante la operación, el sistema funciona, en primer lugar, haciendo girar las palas con el viento, y luego la hélice impulsa un eje hacia la góndola para que el alternador produzca corriente eléctrica alterna al girar el eje. Dentro del mástil, se requiere un transformador para adaptar el voltaje y facilitar la transmisión a la red eléctrica. La mayoría de la electricidad generada por el viento no se almacena, debido a los costos de almacenamiento que son causados por limitaciones técnicas. En la parte downstream, el desafío principal se centra en la integración a la red y el equilibrio de carga.
En general, hay tres fases involucradas en la implementación de un proyecto de turbina eólica: desarrollo/planificación del proyecto, instalación de la turbina y finalmente producción y distribución de energía dentro de la red inteligente [15].
Además, existen dos tipos de plantas de energía eólica: eólica marina y eólica terrestre. Estos dos tipos se distinguen por la infraestructura y la instalación, el beneficio y el nivel de riesgo aumentado. Para la eólica terrestre, el nivel de beneficio depende principalmente de la turbina eólica. Para la eólica marina, depende tanto del alto costo de servicio como del costo de la instalación, que representa aproximadamente el 25% del valor total del proyecto [16].
c) Cadena de suministro de energía para recursos solares:
La energía solar se ha caracterizado recientemente por un fuerte crecimiento en la inversión tecnológica y una gran cantidad de iniciativas innovadoras [17]. La energía solar se puede aprovechar de dos formas: fotovoltaica y térmica.
El proceso upstream se basa en la implementación de sistemas de generación de energía fotovoltaica o térmica. El proceso de producción se centra principalmente en la producción de electricidad mediante módulos fotovoltaicos o ciclos termodinámicos impulsados por colectores solares concentrados. Por último, el proceso downstream en la cadena de suministro consiste en un suministro continuo de electricidad a los usuarios finales.
d) Cadena de suministro de energía para recursos hídricos:
La cadena de suministro de energía hidroeléctrica aprovecha las presas y los mares para generar electricidad.
La energía eléctrica se genera liberando agua a través de una turbina, que está conectada a generadores para crear una corriente alterna que debe regularse al nivel de voltaje de la red eléctrica. El proceso downstream se ocupa de la distribución de electricidad a los usuarios finales en función de sus necesidades energéticas.
e) Cadena de suministro de energía para recursos geotérmicos:
La cadena de suministro de energía geotérmica se basa en tres procesos principales [5]:
- Proceso upstream: consiste en extraer recursos térmicos de la tierra como entrada.
- Proceso de producción: el agua se infiltra y se calienta hasta que se vaporiza. El vapor impulsa una turbina para producir energía mecánica, que luego se convierte en electricidad a través de un generador. Esta energía debe ajustarse a los requisitos de voltaje de la red eléctrica.
- Proceso downstream: se refiere a la distribución de electricidad a los usuarios finales.
La implementación de un proyecto geotérmico se divide típicamente en tres fases: planificación del proyecto, exploración, perforación y construcción tanto en la superficie como debajo de ella, y finalmente operaciones de explotación y mantenimiento [15].
Medidas clave para el desarrollo de la cadena de suministro de energía renovable
A continuación, se discuten las medidas clave para superar las diversas barreras que afectan el rendimiento de la cadena de suministro de energía renovable.
a) Medidas clave generales para el desarrollo de la cadena de suministro de energía renovable:
- (1) Liberalización del sector energético
- (2) Eliminación de subsidios para la energía convencional
- (3) Asociación público-privada
- (4) Acceso a incentivos financieros
- (5) Medidas para facilitar los procedimientos administrativos
b) Medidas clave específicas para el desarrollo de la cadena de suministro de energía renovable:
Las siguientes medidas clave específicas se pueden clasificar en tres categorías de acuerdo con las fuentes de energía renovable:
- (1) Recomendaciones para el desarrollo de la cadena de suministro de biomasa
- (2) Recomendaciones para el desarrollo de la cadena de suministro de energía eólica
- (3) Recomendaciones para el desarrollo de la cadena de suministro de otras energías renovables
La cadena de suministro de energía renovable es un proceso complejo que involucra múltiples fases y procesos específicos según la fuente de energía renovable. Para garantizar un suministro constante y eficiente de energía renovable, es crucial implementar medidas clave tanto a nivel general como específico. Estas medidas incluyen la liberalización del sector energético, la eliminación de subsidios para la energía convencional, la promoción de asociaciones público-privadas, el acceso a incentivos financieros y la simplificación de los procedimientos administrativos. Al implementar estas medidas, se puede fomentar el desarrollo sostenible de la cadena de suministro de energía renovable y promover una transición exitosa hacia fuentes de energía más limpias y sostenibles.