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Artículo científico
Volumen 4, Número 2, Julio - Diciembre, 2023
Recibido: 09-10-2023, Aceptado: 28-12-2023
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Energía fotovoltaica para el mejoramiento de la eficiencia energética en hogares y edificios: RSL
Energía fotovoltaica para el mejoramiento de la eficiencia energética en
hogares y edificios: RSL
Photovoltaic energy to improve energy efficiency in homes and buildings: RSL
Eduardo Romulo Carmin Silva
Universidad Tecnológica Perú, Perú
Yesenia Norma Tarma Inche
Universidad Tecnológica Perú, Perú
Crhistian Omar Larrea Cerna
Universidad Tecnológica Perú, Perú
Abrahan Cesar Neri Ayala
Universidad Tecnológica Perú, Perú
RESUMEN
La energía solar es considerada una de las fuentes de energía más importante en los últimos años y es utilizada por
paneles fotovoltaicos para generación de electricidad, por lo que es una valiosa alternativa para generar energía de
calidad, estable y mejorar eficiencia energética en una residencia. En concreto, es de mucha importancia el estudio
de implementar paneles solares como alternativas generadoras de electricidad en hogares. Teniendo en cuenta lo
mencionado, el propósito de este trabajo de investigación es presentar una perspectiva actual acerca de las
instalaciones comúnmente estandarizadas y metodologías innovadoras, que utilizan energía fotovoltaica, resaltando
el crecimiento y eficacia en otros parámetros como calidad, eficiencia energética y otros en el campo energético
domiciliario. El estudio realizado se centra en la RSL, siguiendo el procedimiento marcado por la matriz PRISMA
con una muestra representativa de 81 artículos desde la fuente de datos Scopus y Scielo entre los años 2019 y 2023.
Los resultados demuestran que el utilizar energías fotovoltaicas se obtiene beneficios y que ayudan a los edificios y
hogares en cumplir parcialmente y/o completamente su carga como tecnologías de generación de energía solar
sostenible. Los hallazgos sugieren que los investigadores están de acuerdo en que la implementación sistemas
fotovoltaicos mejoran considerablemente la calidad de la energía (incremento del 33%) y eficiencia energética
(incremento del 23%) en una residencia, así también resaltan la mayor de la implementación de un sistema aislado
casi en 44% de los artículos, considerando también los diversos métodos de toma de datos y mecanismos de ensayos.
Palabras clave: Administrativos, clima organizacional, desempeño, laboral, trabajadores.
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Energía fotovoltaica para el mejoramiento de la eficiencia energética en hogares y edificios: RSL
ABSTRACT
Solar energy is considered one of the most important energy sources in recent years and is used by photovoltaic
panels for electricity generation, making it a valuable alternative to generate quality, stable energy and improve
energy efficiency in a residence. Specifically, the study of implementing solar panels as electricity generating
alternatives in homes is very important. Taking into account the above, the purpose of this research work is to present
a current perspective on commonly standardized installations and innovative methodologies that use photovoltaic
energy, highlighting the growth and effectiveness in other parameters such as quality, energy efficiency and others
in the home energy field. The study carried out focuses on the RSL, following the procedure set by the PRISMA
matrix with a representative sample of 81 articles from the Scopus and Scielo data source between the years 2019
and 2023. The results demonstrate that using photovoltaic energies provides benefits. and that help buildings and
homes partially and/or completely fulfill their load as sustainable solar energy generation technologies. The findings
suggest that researchers agree that the implementation of photovoltaic systems considerably improves the energy
quality (33% increase) and energy efficiency (23% increase) in a residence, as well as highlighting the greatest benefit
of the implementation of an isolated system in almost 44% of the articles, also considering the various data collection
methods and testing mechanisms.
Keywords: Administrative, organizational climate, performance, labor, workers.
INTRODUCCIÓN
Energías renovables y el consumo energético
adecuado (eficiencia energética), son las dos
principales fuentes de desarrollo energético
sustentable en el mundo. La eficiencia energética, que
se concentra en el ahorro de energía en lugar de la
generación de energía, está cobrando cada vez más
impulso a nivel mundial y es quizás sea uno de los
temas más estudiados.
Las estadísticas sobre consumo o eficiencia energética
se desglosan generalmente en las áreas residenciales y
de servicios, que cubren más del 90 % del consumo de
energía final. Cada sector tiene un potencial y
consumo diferente, por ejemplo, el sector transporte
entre los últimos años hubo un aumento de consumo
energético mayor al 2% y menor a 3%, por lo que da a
evidenciar el crecimiento de la población y por ende
su crecimiento económico (Eficiencia Energética y
Movilidad en América Latina-Caribe, pagina 56,
CEPAL, 2014).
En base a ello, las fuentes de energía mundial se
desglosan de la siguiente manera: 38% petróleo, 25%
carbón, 15% gas natural, 22% entre biomasa y energía
nuclear; por lo que en Perú más del 50% de la energía
provee de productos de hidrocarburos. (Suministro
total de energía (TES) por fuente, Mundo 1990-2020,
Agencia Internacional de la Energía 2023). Por tal
razón, en setiembre del 2013, en el Perú, se inició con
la construcción de la nueva refinería de Talara, para
cubrir la demanda de hidrocarburos en el mercado
nacional, preservar la calidad de emisiones
ambientales mediante controles cuantitativos de
producción de hidrocarburos (Ley N°30130, pagina 1,
2013).
En los sectores ya mencionados hay proyectos muy
rentables que esperan ser aprobados por los gobiernos,
luego empezar con su ejecución. Las razones de ello
se denominan «obstáculos» y, por el contrario, los
factores que estimulan la implementación se llaman
«factores impulsores». Desde la perspectiva de un
hogar, los factores impulsores y los obstáculos pueden
ser tanto «externos», como: regulatorios (requisitos
obligatorios), técnicos (progreso/innovaciones),
financieros (altos precios de la energía) y
comportamental (redes industriales en eficiencia
energética); así también factores «internos» como:
financieros (altos costos de la energía), gestión
(Concientización energética), técnicos (recursos
técnicos adecuados y cultural (cultura de innovación)
(Academia de energía Renovables RENAC, 2023).
No obstante, en nuestro país, como factor regulatorio
el objetivo es atraer empresas y usuarios de energía a
programas de ahorro de energía a través de mercadeo
e incentivos, mientras construye una cultura social
saludable entre los ciudadanos y el ambiente. (Política
energética nacional del Perú 210 – 2040, 2010,
paginas 1 -9).
Es de importancia mundial minimizar los efectos de
una mala gestión climática y desde este escenario
apoyar acciones en favor a las bajas emisiones de
gases de efecto invernadero (GHG), en específico, las
emisiones de carbono; ya que con el Acuerdo de París
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Energía fotovoltaica para el mejoramiento de la eficiencia energética en hogares y edificios: RSL
se debe de realizar toda la gestión respectiva para
mantener la temperatura del planeta por debajo del
aumento de los grados anuales. De acuerdo con este
contexto, en nuestro país desde el año 2000, el país
quiere asegurar el suministro de energía mediante la
búsqueda y el desarrollo de recursos energéticos,
aumentando las plantas de energía existentes en donde
se rijan dentro de un sano marco de competitividad
para el crecimiento de la economía nacional,
protección al consumidor y minimizar el uso e impacto
negativo de elementos de uso energético (Ley
N°27345 Ley de promoción del uso eficiente de la
energía, 2000, paginas 1,2).
A lo largo de los años, se ha hecho evidente la
necesidad de una mayor demanda de energía, pero con
la necesidad de reducir las emisiones de GHG, por lo
que el agotamiento de fuentes como el carbón,
petróleo y el gas ha dado pie a la búsqueda de otras
fuentes de energías como las renovables y el estudio
más activo de la eficiencia energética. En este
escenario, la intensidad energética nacional tuvo un
decrecimiento hasta el 1.2% anuales entre los años
2004 y 2019. Los motivos del incremento de la
eficiencia energética en el país son básicamente en el
uso de equipos y fuentes más eficientes y mejor
distribución de la energía al consumidor (Balance de
energía 2019, 2019, paginas 97 – 102).
Un indicador clave para el avance de la gestión de la
energía, es el correcto diagnostico energético para dar
mayor crecimiento a la eficiencia energética. Este
método nos permite analizar el consumo energético en
la vivienda, lo que nos permitirá saber: el principal
dispositivo consumidor de energía y la cantidad de
energía utilizada. Por esta razón el consumo eléctrico
en un hogar se vuelve clave para la eficiencia
energética en una nación (Guía de Orientación del Uso
Eficiente de la Energía y de Diagnóstico Energético,
Ministerio de Energía y Minas, 2020, pagina 9 – 44).
En tal sentido, en el Perú, el tarifario eléctrico
domestico está compuesto por 49.6% de generación de
la electricidad, 22.7% de transmisión y 27.7%
distribución. Es importante también resaltar que la
IEA se refiere a la eficiencia energética como el
«primer combustible» y la describe como el único
combustible del que disponen todos los países. Por
otro lado, en los últimos dos años, habido una subida
considerable en los precios del tarifario eléctrico
residencial, por dos motivos principales: el alza del
dólar y el incremento del cobre y aluminio, estos dos
metales son vitales para el trasporte y distribución de
la electricidad. El organismo fiscalizador de la energía
en el Perú Osinergmin indica un alza de hasta 3.5% en
el tarifario eléctrico en comparación del año 2022
(Tarifas Eléctricas, Osinerming, 2016, paginas 1 -16).
Con el impulso de la tecnología solar y de baterías más
barata, la implementación de sistemas fotovoltaicos y
de almacenamiento de energía a escala residencial se
vuelve más accesible para el consumidor promedio, la
promoción de energía solar como parte de energía
renovable y convertida a energía fotovoltaica que la
energía eléctrica sea gratuita y menos costosa de
implementar (Análisis del ahorro financiero y de
carbono de los sistemas de energía doméstica
conectados a la red junto con la generación solar
fotovoltaica y el uso de vehículos eléctricos, Steven
Johnston, 2022).
Con este tipo de implementaciones, el usuario saca
provecho de un tipo de energía infinita, a la vez que ya
no dependerá de la energía de la red, lo que le permitirá
una disminución en su tarifa y la generación de GHG.
Existen tres categorías generales de sistemas
Fotovoltaico: los sistemas FV aislados, los instalados
a la red y los sistemas híbridos. Los sistemas
desconectados de la red producen electricidad que se
consume en el lugar y pueden tener un sistema de
baterías incorporado para almacenamiento de energía.
Los sistemas conectados a la red eléctrica inyectan la
electricidad producida en la red eléctrica. Los sistemas
híbridos, son aquellos que incorporan otra fuente de
energía a la fotovoltaica como: biomasa o diésel. Estos
tipos pueden ser usados para edificios. Sin embargo,
en el contexto de la construcción, hay que distinguir
dos categorías más: Sistemas FV aplicados al edificio
y Sistemas FV integrados en el edificio. Los sistemas
FV aplicados al edificio se refieren a los FV en el
tejado o ensamblados sobre la fachada del edificio. En
cuanto al diseño del edificio, es importante considerar
la orientación del tejado (hacia el ecuador sería lo
ideal), el ángulo de inclinación del tejado
(dependiendo de la latitud del lugar), así como los
elementos del tejado que podrían proyectar sombra
sobre los módulos FV (por ejemplo, chimeneas,
antenas parabólicas, etc.). Los sistemas FV integrados
en el edificio se refieren a los módulos FV integrados
en la fachada, el tejado o las ventanas (Sistemas
fotovoltaicos integrados en edificios como elemento
central para ciudades inteligentes, Silke Krawietz,
2016).
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Energía fotovoltaica para el mejoramiento de la eficiencia energética en hogares y edificios: RSL
Problemática: Para disminuir el consumo de la energía
en cualquier sector, es necesario dos cosas: primero, la
eficiencia energética como indicador de la generación
de solo energía valiosa para un sistema, minimizando
su consumo y realizando el mismo trabajo; segundo,
la conservación inteligente y adecuada de la energía.
En vista a esto, la energía de la red domestica es
inestable y tiene corrientes parasitas, es decir, que
corrientes que son afectadas por un campo magnético
externo e inducido, además de no permitir ningún tipo
de sistema acumulador ya que su producción e
intensidad es de gran intensidad.
Como indica Osinergmin en una de sus publicaciones,
el consumo promedio de una residencia por cuatro
habitantes en Lima Metropolitana es 125 kWh, por lo
que hubo un aumento a fines del 2022 de 68.10
céntimos de Sol por kWh en lo que se traduce en un
pago mensual esperado de S/ 85.15 aproximadamente,
siendo algunas de las tarifas más elevadas en la región
(Mercado Eléctrico – Osinergmin – 2022). Por lo que,
al usuario final se le hace difícil el pago por efecto de
este consumo ya que se considera que es el más
elevado para una ciudad donde el pago promedio
salarial es S/ 1200 y que el número de habitantes
mínimo por hogar es 5 personas.
Antes del 2022, los usuarios no contemplaban el
sentido de compra de artefactos energéticamente
eficientes. Estos artefactos consumen menos energía
con la misma producción que los artefactos
convencionales y lo que le hace más factibles para el
ahorro económico.
Justificación: La implementación de energía
fotovoltaicas a través de celdas fotovoltaicas tiene
numerosos beneficios para la economía en su
conjunto.
Muchos de ellos son inmediatamente identificables
porque son de naturaleza monetaria, pero también hay
beneficios no monetarios, como los factores sociales,
que son sorprendentes y más difíciles de identificar.
Los gobiernos se benefician al reducir la demanda
energética en términos de estabilización
macroeconómica, ya que puede tener los siguientes
efectos:
• Reducir el déficit comercial porque hay que
importar menos combustibles fósiles.
• Aliviar el presupuesto público porque hay que
construir menos instalaciones relacionadas con la
energía (generación, transmisión y distribución), al
poner fondos a disposición de otros proyectos.
• Aumentar el empleo, ya que la experiencia
internacional ha demostrado que la eficiencia
energética es un factor de creación de empleo.
Los beneficios no monetarios incluyen el apoyo a los
gobiernos en sus esfuerzos por alcanzar sus objetivos
de emisiones de GHG y avanzar hacia una economía
sustentable y resiliente al clima. Con la finalidad de
añadir mayor conocimiento respecto a los
lineamientos detallados anteriormente, es que se
realiza el presente trabajo investigativo, basada en una
RSL, incluyendo metodologías y artículos apropiados
y validados por la comunidad científica.
Objetivo: El presente trabajo investigativo se centra en
conocer, comprender y representar los avances dentro
de los últimos cinco años de metodologías y
tecnologías para el campo energético domiciliario, así
también, los efectos económicos y ambientales dentro
de los aspectos macro y micro en que se desarrollan.
En este caso, el objetivo es revisar el contenido
científico más reciente y relevante, para poder
identificar y entender cuáles son los tipos de
instalaciones comúnmente estandarizados, que
utilizan fuente de energía fotovoltaica que determinan
el crecimiento y eficacia de diversos parámetros en el
campo energético domiciliario.
Estructura del estudio: Por lo mencionado
anteriormente, además de la sección de introducción,
se organiza este documento de la siguiente manera: la
sección 2, Metodología, es en esta parte donde se
detalla el procedimiento utilizado para la correcta
búsqueda de bibliografía científica, planteando
anteriormente el alcance de la investigación, la
correcta identificación de palabras claves, las
especificaciones técnicas de las preguntas para el
desarrollo RSL y descripción de criterios para una
correcta elección de artículos científicos; la sección 3,
Resultados, muestra y detalla los resultados
cuantitativos y cualitativos obtenidos después de la
búsqueda inicial en base de datos confiables de
artículos de investigación referentes a las tecnologías
y metodologías para la implementación de sistemas
fotovoltaicos en hogares; la sección 4, Discusión, se
plantea el debate entre los diversos tipos de
instalaciones y métodos utilizados actualmente,
considerando el añadir paneles solares a sistemas
tradicionales con el objetivo de mejorar diversos
parámetros como calidad y eficiencia energética, se
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Energía fotovoltaica para el mejoramiento de la eficiencia energética en hogares y edificios: RSL
resalta la comparación de resultados de la RSL con
resultados de diversos autores con la finalidad de
resaltar el aporte de estos sistemas en la actualidad. En
la sección 5, Conclusiones, se da énfasis a los
principales hallazgos y detallan las limitaciones del
presente trabajo de investigación, se mencionan
algunas indicaciones para la realización de futuros
trabajos referente al tema de investigación.
MÉTODOS
En el presente estudio, el enfoque general se basa en
la relación de literatura empírica y teórica, así también
el juego de palabras especificas con la finalidad de
proporcionar información y resultados relevantes,
entre diferentes fuentes sobre el tema seleccionado.
Dicha metodología se utilizó inicialmente para abarcar
lo referente a la energía fotovoltaica y eficiencia
energética, pero debido a su gran alcance se puede
aplicar en otros campos como lo son calidad
energética y energía renovables. Para ello, se planteará
toda una serie de estrategias en donde primero se
definirá las preguntas para la revisión de la literatura,
seguido de la elaboración de palabras claves para
posteriormente elaborar las ecuaciones de búsqueda.
Formulación de preguntas de investigación:
Según la literatura, se establece que PICOC es el
formato normalizado utilizado en cualquier campo de
investigación, basado en la evidencia en el área de
interes, para facilitar la comunicación y mejorar la
comprensión de la comunidad científica (Khan, K.,
Kunz, R., Kleijnen, J., & Antes, G. - 2011) y que se
utiliza para definir los puntos principales del
metaanálisis. Dado que el estudio se basa en el uso de
la energía fotovoltaica para mejorar la eficiencia de los
edificios y hogares, se describe la pregunta clave para
la investigación, o en otras palabras ¿Qué tipos de
instalaciones en base a normas técnicas nos permiten
implementar paneles solares para mejorar la calidad de
la energía y eficiencia energética en hogares? Así
mismo, debido al gran número de artículos basados en
este tema de selección y como resolución al
cuestionamiento anterior, es que se establecerá una
serie de preguntas alternas, de lo que se menciona a
continuación:
Pregunta General:
Q1: ¿Qué tipos de instalaciones en base a normas
técnicas nos permiten implementar paneles solares
para mejorar la calidad de la energía y eficiencia
energética en hogares?
Preguntas Especificas:
EQ1: ¿Cuáles son los efectos de calidad, potencia,
costos de mantenimiento e implementación del uso de
la energía eléctrica publica comparado con la energía
aportada por paneles solares?
EQ2: ¿Cuál es la metodología apropiada para la
implementación de paneles solares para el beneficio
económico significativo en una residencia, hogar o
edificio?
Especificación de palabras clave:
En esta búsqueda sistemática se utilizó una diversidad
de palabras clave con el mismo significado en inglés y
en español, con la finalidad de adaptarse al tema de
investigación seleccionado; siendo algunos ejemplos:
calidad eléctrica, paneles solares, energía solar
eficiencia energética. Hay que resaltar que, para
asegurar obtener mejores resultados en la búsqueda, se
tiene que recurrir al uso de operadores booleanos
principalmente la comilla (“). Por lo que, se pudo
suprimir resultados en la primera búsqueda que no
tienen relación alguna con la presente investigación.
Haciendo un estudio rápido de cada una de estas
palabras se seleccionó las más relevantes para cada
selección de la matriz PICOC.
Tabla 1
Matriz PICOC
Palabras claves en
español
Palabras claves en inglés
P
Problema
Defectos en la calidad de
la electricidad pública.
*Calidad de energía.
*Electricidad pública.
*power quality
*public power
I
Intervención
Metodologías y normas
técnicas para la
implementación de
*Paneles solares.
*Red fotovoltaica.
*Red Solar.
*solar panels
*photovoltaic grid
*solar grid
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Energía fotovoltaica para el mejoramiento de la eficiencia energética en hogares y edificios: RSL
Fuente: Elaboración propia
Formulación / selección de ecuaciones y motores de
búsqueda:
Para obtener una búsqueda especifica y clara, se debe
de formular una serie de ecuaciones que no son más
que una cadena de enlaces entre las palabras claves
mencionadas anteriormente, operador booleano (“),
las palabras OR y AND; así también se evita que los
artículos y/o publicaciones encontradas no incluyeran
infinidad de resultados irrelevantes. Los motores de
búsquedas seleccionados en función a su alta
importancia en el campo seleccionado fueron:
SCOPUS y SCIELO. La siguiente tabla nos muestra
los resultados de los artículos de investigación de
acuerdo con las ecuaciones y motores de búsqueda
seleccionados:
Tabla 2
Ecuaciones de búsqueda
BASE DE DATOS
PALABRAS /ECUACION DE BUSQUEDA
RESULTADOS
SCOPUS
"Power quality" or "public power"and"solar panels" or "photovoltaic grid" or
"solar grid"
497
"Solar panels" or "photovoltaic grid" or "solar grid" and"Photon" or "Solar
energy" or "Electric power" or "electrical cost" or "Implementation cost" or
"Maintenance cost" and "Energy efficiency" or "Greenhouse effect" or "Electrical
consumption" or "Environmental pollution" or "Energy Efficiency Label"
668
SCIELO
"Power quality" or "public power"AND"solar panels" or "photovoltaic grid" or
"solar grid" and"Photon" or "Solar energy" or "Electric power" or "electrical cost"
or "Implementation cost" or "Maintenance cost"and"Energy efficiency" or
"Greenhouse effect" or "Electrical consumption" or "Environmental pollution" or
"Energy Efficiency Label"
723
Fuente: Elaboración propia
Después de establecer las ecuaciones de búsquedas, se
logró obtener 1888 artículos de investigación.
Criterios de inclusión y exclusión:
Luego de la búsqueda de bibliografía inicial, sin
ningún tipo de filtro especifico por tipo de
documentos, autor o temática, se realizó la
metodología del diagrama PRISMA para elaboración
de informes de búsqueda usando ciertos criterios de
inclusión y exclusión ideales para un resultado de
búsqueda más focalizado al tema seleccionado. La
definición de diagrama PRISMA, establece que es un
documento informativo diseñado para intervenir en los
desafíos de publicar una revisión sistemática.
(Matthew J. Page, Declaración PRISMA 2020, pág. 2-
3). Para la investigación dada, el primer criterio de
inclusión aborda la búsqueda de artículos de
investigación en los últimos cinco años, importante
para obtener una información actualizada, Se ha
limitado documentos que estén en la etapa de
publicación en proceso para no perjudicar la
paneles solares en
residencias.
C
Comparación
Calidad y potencia de la
energía eléctrica de
diversas fuentes, costos
por implementación y
mantenimiento, pago
mensual por consumo
eléctrico.
*Fotón.
*Energía solar.
*Potencia eléctrica.
*Costo eléctrico.
*Costo de implementación.
*Costo de mantenimiento.
*Photon
*Solar energy
*Electric power
*Electrical cost
*Implementation cost
*Maintenance cost
O
Resultado
Ahorro económico por
pago de consumo
eléctrico, disminución de
gases de efecto
invernadero y mejora en la
eficiencia energética.
*Eficiencia energética.
*Efecto invernadero.
*Consumo eléctrico.
*Contaminación ambiental.
*Etiqueta de Eficiencia
Energética.
*Energy efficiency
*Greenhouse effect
*Electrical consumption
*Environmental pollution
*Energy Efficiency Label
C
Contexto
Hogares, residencias y
edificios.
*Hogares.
*Residencias.
*Edificios.
*households
*residences
*buildings
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investigación. Cabe mencionar no hay limitaciones
con respecto al idioma de la publicación. Para filtrar
los estudios se aplicaron los siguientes criterios de
inclusión y exclusión adicionales:
Criterios de inclusión:
CI1: Artículos de los últimos 5 años (2019 - 2023)
CI2: Tipo de documentos Artículos, capítulos del
libro y tesis en base de datos indexados.
CI3: Todos los idiomas.
CI4: Países unión europea, Rusia, España, EE. UU.
u otros.
CI5: Autores todos.
CI6: Área temática todos.
CI7: Documento citado anteriormente.
Criterios de exclusión:
CE1: Artículos de prácticas y educativas colegial.
CE2: Etapa de la publicación en proceso
CE3: Publicaciones duplicadas
CE4: Artículos de colaboración
CE5: Falta de DOI
CE6: Documento sin libre acceso.
Después de un riguroso proceso de búsqueda
bibliográfica y luego de aplicar el diagrama PRISMA,
la investigación dio como resultado 3273 artículos en
su etapa inicial, entre los motores de búsqueda Scopus
(1173) y Scielo (2100), de los cuales 64 de estos son
duplicados. De esta manera se obtiene un registro de
artículos cribados de 3209, el cual se revisó de manera
minuciosa los títulos y resúmenes, de lo cual se debe
excluir 455 de estos; por lo que se obtendrá 2754
artículos recuperados y filtrando en estos aquellos que
están en PDF y HTML habrá que excluir un total de
534. Las revisiones obtenidas a texto completos son de
2220 artículos y de los cuales aplicando los criterios
de inclusión: CI1:1094, CI2:758, CI3:10, CI4:10,
CI5:10, CI6:10 y CI7:116, así como lo criterios de
exclusión: CE1:1, CE2:3, CE4:3, CE5:5 y CE6:119,
obteniendo un total de 2139 artículos excluidos de la
SRL. Los nuevos estudios incluidos en la revisión son
de 81 artículos.
Figura 1
Diagrama PRISMA
Fuente: Elaboración propia, adaptado de Landa
Maymó, M. y Monreal Guerrero, I. M. (2022).
CONCLUSIONES
En la búsqueda de resolver las preguntas propuestas
para la presente investigación, conforme al tema
planteado al inicio de esta investigación y de acuerdo
con diversos criterios, se seleccionaron 81 artículos de
las bases de datos Scielo y Scopus.
Tabla 3
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Según base de datos
Frecuencia
Porcentaje
Scielo
9
11%
Scopus
72
89%
81
100%
Fuente: Elaboración propia
Se muestra 2 tipos de bases de datos, del cual se ha
obtenido que el 11% son de la base de datos SCIELO
y el 89% de SCOPUS.
Figura 2
Evolución de la producción científica
Fuente: Elaboración propia
En respuesta a la pregunta PICOC “Q1”, en Scopus
(n=71) y Scielo (n=10) son el número artículos de los
resultados de la búsqueda. Por lo que, se menciona
como ejemplo de la revisión en búsqueda de responder
la pregunta “Q1” el trabajado realizado por Ahmeld
Iskanderami e Ibrahim M. Mehedi en agosto del 2020,
donde se mejora eficiencia energética de un grupo de
120 viviendas al norte de Bangladesh usando
metodologías hibridas en función en al paso de día; es
decir, el uso de paneles solares conectada a la red
eléctrica durante el día y solo el uso de paneles solares
durante la noche, obteniendo resultados significativos
en valores de rendimiento que se manifiestan en el
ahorro en concepto de pago tarifario eléctrico.
Con el pasar del tiempo se realizaron diversas
publicaciones, y en función al tema seleccionado se
seleccionan los siguientes. Desde el año 2019 al 2023,
las bases de datos Scopus y Scielo, publicaron una
buena cantidad de artículos, por lo que, en el año 2019
en Scopus (n=14) y Scielo (n=2), en el 2020 Scopus
(n=19) y Scielo (n=4), de igual contenido ponderado
28.40% que el año 2022 y que sumado con este, se
tiene más del 56.79% de la publicaciones en estos dos
años, en el 2021 Scopus (n=16) y Scielo (n=1), en el
2022 Scopus (n=21) y Scielo (n=2) y, por último, en
el 2023 se vienen publicando en Scopus (n=1) y Scielo
(n=1), en el que el número de publicaciones es bajo
2.47% referente a los demás años.
Los resultados de este estudio se basan en la revisión
de la literatura (descrita en la sección de bibliografía),
en base a tres ámbitos diferentes.
Ámbito de investigación principal: uso instalaciones
normadas para la implementación de paneles
fotovoltaicos y las consecuencias en la calidad y
eficiencia energéticas en hogares; todo esto para
responder la pregunta general PICOC “Q1”.
En la Revista N°12 de Urbanismo publicada en el año
2005 de la Universidad de Chile, indica que existe tres
tipos de instalaciones fotovoltaicas: las conectadas a la
red eléctrica publica, fotovoltaicas aisladas
(centralizadas y descentralizadas) e hibridos (uso de
los paneles fotovoltaicos con aerogeneradores o
diésel). La importante elección de la mejor instalación
pág. 45
Artículo científico
Volumen 4, Número 2, Julio - Diciembre, 2023
Recibido: 09-10-2023, Aceptado: 28-12-2023
https://doi.org/10.47797/llamkasun.v4i2.123
Energía fotovoltaica para el mejoramiento de la eficiencia energética en hogares y edificios: RSL
a implementar depende de muchos factores, como son:
clima, temperatura ambiente y confort térmico,
geografía del lugar entre otros. En base a lo
mencionado, la siguiente tabla tiene como finalidad la
presentación de artículos según la instalación
fotovoltaica usada, con los resultados promedio de
calidad y eficiencia energética. Cabe mencionar que la
definición de calidad está en base que la energía
brindada sea constante sin presentar perturbaciones y
la eficiencia energética va de la mano con la calidad
ya que se basa en cuan efectivo es usado esta energía
para satisfacer las demandas eléctricas del usuario
final.
Tabla 4
Instalaciones fotovoltaicas normadas, su impacto en: calidad y eficiencia energética
Tipo de Instalación
Artículos
Número de
Artículos
Frecuencia
Energía
Auxiliar
Aumento
Calidad
Aumento
Eficiencia
Energética
Instalación
Fotovoltaica
Aislada
01, 06, 07, 11, 13, 19, 22, 27,
28, 30, 31, 33, 36, 37, 39, 40,
43, 44, 52, 53, 54, 55, 56, 59,
60, 63, 64, 65, 66, 69, 70, 73,
74, 76, 77 y 78.
36
44%
-
30%
42%
Instalación
Fotovoltaica
Conectada a la Red
Publica
04, 08, 10, 12, 14, 15, 16, 17,
18, 21, 23, 25, 29, 32, 35, 38,
41, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 58,
62, 67, 71, 72, 75, 79, 80 y 81.
32
40%
-
20%
28%
Instalación
Fotovoltaica
Hibrida
02, 03, 05, 09, 20, 24, 26, 34,
42, 45, 57, 61 y 68.
13
16%
Diesel,
Biomasa y
turbina
eólica.
42%
48%
Total
81
100%
31%
39%
Fuente: Elaboración propia
Ámbito de investigación secundario 1: para establecer
el campo de análisis para esta selección, se analizará
al detalle las instalaciones del tipo fotovoltaicas
aisladas y se analizará los beneficios respecto a la
calidad, potencia, costo por mantenimiento y
eficiencia energética en comparación con las
instalaciones tradicionales de red pública eléctrica;
todo esto para responder la pregunta especifica “EQ1”.
Figura 3
Mejoras de uso de instalaciones fotovoltaicas aisladas vs red eléctrica pública
Fuente: Elaboración propia
34 39
33
29
22
22 35 36
27 37
20 22 27
25
15 22 35 36
34 39
22
20 27 37
26 33
29 37
36
22 35 37
35
33
29 32
34
3
38
589
911
8
5911
9
8
5
234
48911
7
3
379
58
7
69
5
4
10
8
8
6813
12 15
13
10 12 13
13
12
10
8912
10
810 12 13
10
9
8
618
15
13
12 17 18
16
14
12
26
22 25 27
25
22
20 24
19 26
19 22
19 25
19 25
22 27
26
22
20
19
19 26
22 25 27
25
24
22
20
19 23 25
21 23
AC01
AC07
AC13
AC22
AC28
AC31
AC36
AC39
AC43
AC52
AC54
AC56
AC60
AC64
AC66
AC70
AC74
AC77
Mejora en la Eficiencia Energetica Disminución de Costo por Mantenimiento Aumento de Potencia Aumento de Calidad
pág. 46
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Energía fotovoltaica para el mejoramiento de la eficiencia energética en hogares y edificios: RSL
Ámbito de investigación secundario 2: para establecer
el campo de análisis para esta selección, se analizará
al detalle la metodología usada por los autores para
llevar a cabo la investigación, con la finalidad de
lograr los mejores resultados de diversas variables;
todo esto para responder la pregunta especifica “EQ2”.
En el siguiente apartado se definirá las dos clases de
metodologías usada para el cálculo y estudio de
beneficio de variables. Metodología Tradicional:
basada en la toma y comparación de resultados de las
instalaciones fotovoltaicas usada de manera
convencional por el equipo de investigación.
Metodología Computacional: uso de algoritmos,
secuencias geométricas y softwares especializados
para las proyecciones de escenarios, recopilación
clasificada de datos meteorológicos y comparación de
resultados estadísticos para la toma de decisión y
mejora de variables. Yu Zhang y Cong Zeng en el
2021 en Estados Unidos, utilizan datos sacados de 12
satélites ubicados en 7 zonas diferentes de Estados
Unidos, que describen la irradiancia solar histórica y
actual para que con ayuda del software PVGIS puedan
establecer las predicciones de irradiancia en conjunto
con la técnica ANN para relación de datos.
Metodología Hibrida: solo en este tipo de
metodología, los investigadores realizan cambios en
los diseños de los paneles y/u otra parte del sistema
fotovoltaico como baterías, convertidores, etc., lo que
junto con el apoyo de softwares especializados
mejoran diversas variables. Este tipo de investigación
está relacionada con la que Mohammed IA ALFarra y
Hatem I. Elaydi en octubre 2019 en Palestina,
desarrollan para mejorar todo el sistema de energía
solar en la Franja de Gaza, usando microprocesadores
y convertidores con actividad neuronal ANN (relación
efectiva de datos en común) usando los softwares
Matlab y Simulink para el modelamiento de los
diseños.
Tabla 5
Metodologías para la recolección y análisis de variables
Metodología
Artículos
Numero de
Artículos
Frecuencia
Software Utilizado
Dispositivos
frecuentes de cambios
Metodología
Tradicional
01, 06, 11, 15, 22, 23, 24,
25, 27, 28, 30, 31, 32, 35,
36, 38, 42, 43, 52, 53, 56,
57, 60, 67, 68, 69, 72, 74,
75, 78, 79 y 80.
32
40%
-
-
Metodología
Computacional
04, 05, 08, 09, 10, 12, 14,
16, 17, 21, 29, 33, 34, 37,
40, 50, 58, 59, 65, 66, 70,
76, 77 y 81.
24
30%
Matlab, Simulink,
TSOL, HOMER,
PVGIS entre
otros.
-
Metodología
Hibrida
02, 03, 07, 13, 18, 19, 20,
26, 39, 41, 44, 45, 46, 47,
48, 49, 51, 54, 61, 62, 63,
64, 71 y T3.
25
31%
-
paneles,
microprocesador,
redes, baterías, diseño
de estructura,
colectores, entre
otros.
Total
81
100%
Fuente: Elaboración propia.
DISCUSIÓN
La presente revisión sistema de literatura, abordó 81
publicaciones de alto impacto entre los años 2019 y
2023, referente al uso de fuentes fotovoltaicas en la
generación de la energía eléctrica en hogares y
edificios, mejorando su calidad y aumentando su
eficiencia, teniendo las diversas formas de
instalaciones para su implementación, contemplando
las innovaciones en diseños, métodos y tecnologías
para mejorar la recopilación de datos y obtener
mejores resultados. Cabe precisar que, cualquier
cambio en el diseño de los paneles, baterías,
convertidores propios del sistema fotovoltaico,
contribuye a hacerlo más eficiente en la captación de
irradiancia para una óptima generación de
electricidad. Así mismo, se resalta el trabajo de
algunos investigadores referente a métodos
secundarios para incrementar la vida útil de paneles y
condiciones climáticas del sistema solar. En el ámbito
de investigación principal, 36 artículos utilizan la
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instalación aislada como fuente de estudio, teniendo
un peso ponderado del 44% del total de las
investigaciones. Cerca de 32 artículos desarrollan su
estudio utilizando instalación conectada a la red,
teniendo un ponderando del 40% ocupando el segundo
lugar de las investigaciones. Hay que señalar los bajos
beneficios en términos de calidad y eficiencia en
referencia con los otros dos tipos de instalaciones. Las
instalaciones hibridas fueron mencionadas por 13
artículos de investigación, pero estos tienen una mayor
contribución en temas energéticos en su calidad (42%)
y eficiencia (48%). Las energías secundarias usadas en
este último tipo de instalación fueron generadas a
través de biomasa, diésel y/o turbina eólica. El trabajo
de investigación abordado pudo dar respuesta a la
pregunta planteada en relación con el ámbito de
investigación secundario 1, donde solo se tiene en
consideración los estudios que realizaron instalación
aislada (36 artículos) y donde se obtiene cerca del 30%
de incremento en calidad de la energía, 6.5% de
aumento de potencia, 11% en disminución de costos y
23% mejora en la eficiencia energética. Es preciso
resaltar en este punto que, los resultados obtenidos son
en comparación al uso de instalación tradicional de red
eléctrica pública. El articulo con código AC66 tiene
los resultados más elevados en los parámetros
anteriormente mencionados de todas las
investigaciones. El tercer ámbito de investigación
planteado hace referencia al tipo de metodología
usada. Por lo que, 32 artículos usaron la metodología
tradicional, siendo la mayor en todas las
investigaciones. El uso de software especializados
como Matlab, Simulink, TSOL, HOMER, PVGIS
entre otros, están dentro de la metodología
computacional y que 24 investigaciones eligieron
fuente de tratamiento y obtención de resultados. La
metodología hibrida ocupa el segundo lugar con 25
artículos, siendo la actualmente está siendo potenciada
en sector energético debido a sus innovaciones en los
diversos componentes del sistema fotovoltaico. Por
último, los resultados de esta investigación pretenden
sugerir mejoras en parámetros de calidad y operativos
de energía eléctrica domiciliaria teniendo en cuenta el
uso de paneles fotovoltaicos, expresados en cuatro
formas: uso del tipo de instalación de acuerdo a lograr
maximizar calidad y eficiencia energética, aplicación
del sistema aislado según sea factible las variables
meteorológicas para una mejor eficiencia energética,
elección de la metodología para implementación e
investigación de acuerdo a indicadores informáticos,
por último, incluir metodologías secundarias para
mejorar condiciones operativas del sistema
fotovoltaico.
CONCLUSIONES
La presente revisión sistemática da a informar sobre
los diferentes artículos obtenidos después de análisis
minucioso; todos estos tienen como premisa principal
el uso de la energía fotovoltaica. En esta investigación
nos muestra en los diferentes instalaciones y métodos
se debe desarrollar para el mejoramiento de la
eficiencia. El análisis encontrado los resultados tienen
un prometido aceptable, para que la calidad sea la base
de la energía brindada no se tenga perturbaciones, así
sea más efectivo y llegue a satisfacer todas las
solicitudes de demandas en los edificios y hogares. Por
otro lado, el tema del ahorro económico en los
usuarios se obtendrá al maximizar la eficiencia y
minimizar las perdidas energías, que puede ser fugas e
instalaciones incorrectas, también se debe contar con
electrodomésticos en clase energético en el grupo A.
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total de energía (TES) por fuente, Mundo 1990-2020,
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[5] Ley N°30130 “Ley que declara de necesidad pública e
interés nacional la prioritaria Ejecución del Proyecto
de Modernización de Refinería Talara para preservar
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Orientación del Uso Eficiente de la Energía y de
Diagnóstico Energético, pagina 9 – 44.
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-9
[8] RENAC (2023) Academia de energía Renovables
RENAC, 2023.
[9] Silke Krawietz (2016) Sistemas fotovoltaicos
integrados en edificios como elemento central para
ciudades inteligentes
[10] Steven Johnston (2022) Análisis del ahorro financiero
y de carbono de los sistemas de energía doméstica
conectados a la red junto con la generación solar
fotovoltaica y el uso de vehículos eléctricos.
[11] Tarifas Eléctricas, Osinerming (2016), paginas 1 -16.
[12] Khan, K., Kunz, R., Kleijnen, J., & Antes, G. (2011).
Systematic reviews to support evidence-based
medicine, 2nd edition. CRC Press
