Introduction

The economic and social development of Cuba in the current context requires promoting endogenous and sustainable initiatives. Local development projects have become key instruments in this strategy, as they mobilize territorial resources and capacities to generate goods and services, diversify the economy, and improve quality of life Correa Soto et al., (2017)CORREA-SOTO, J.; GONZÁLEZ-PÉREZ, S.; HERNÁNDEZ-ALONSO, Á.: “La gestión energética local: elemento del desarrollo sostenible en Cuba·. Revista Universidad y Sociedad, 9(2), 59-67, 2017, ISSN: 2218-3620. Disponible en http://scielo.sld.cu/pdf/rus/v9n2/rus07217.pdf ; Zirufo-Briones y Pelegrín-Entenza (2023)ZIRUFO-BRIONES, B. V.; Y PELEGRÍN-ENTENZA, N.: “Enfoques para caracterizar modelos de desarrollo local que promueven el desarrollo económico, social y ambiental de regiones y comunidades”. Mikarimin. Revista Científica Multidisciplinaria, 9(1), 191-210, 2023, ISSN: 2528-7842. Disponible en https://revista.uniandes.edu.ec/ojs/index.php/mikarimin/article/view/3049/3528 . However, the viability of many of these projects, especially those in the agro-industrial sector such as small-scale food processing industries, is severely compromised by a critical external factor: the instability and high costs associated with the electricity supply (Morcillo-Valencia et al., 2024MORCILLO-VALENCIA, P. J.; VALDEZ-IBARRA, J. J.; MEDINA-ROBAYO, A. I.; ESTRADA-OLMEDO, C. A.: “Aplicaciones de Sistemas Biofotovoltaicos en Zonas Rurales: Potencial y Desafíos. Polo del Conocimiento”, 9(9), 1070-1082, 2024. ISSN: 2550 - 682X. DOI: https://doi.org/10.23857/pc.v9i9.7982 ).

Cuba depends heavily on imported fossil fuels for electricity generation, a situation affecting national energy security and the balance of payments (Rodríguez-Ponce et al., 2020RODRÍGUEZ-PONCE, Y.; GUARDIA-PUEBLA, Y.; CAMPS-MICHELENA, M.; RUIZ, L. A.; GARCÍA, E. S.: “Consumo de energía eléctrica y fuel oil en una empresa de productos cárnicos en Cuba”. Revista Tayacaja 3(2), 135 - 144, 2020, ISSN: 2617-9156. DOI: https://doi.org/10.46908/rict.v3i2.120 ; Gómez-Rodríguez et al., 2021GÓMEZ-RODRÍGUEZ, M. A.; GÓMEZ-SARDUY, J. R.; LORENZO-GINORI, J. V.; FONTE-GONZÁLEZ, R.; GARCÍA-SÁNCHEZ, Z.: “Pronóstico de la generación eléctrica de sistemas fotovoltaicos. Un inicio en cuba desde la universidad”. Revista Universidad y Sociedad, 13(1), 253-265, 2021, ISSN: 2218-3620. Disponible en http://scielo.sld.cu/pdf/rus/v13n1/2218-3620-rus-13-01-253.pdf )). Furthermore, the electrical grid suffers from vulnerabilities that translate into frequent service interruptions, particularly acute in rural areas (Cardona et al., 2024CARDONA, D.; TAMAYO, J. A.; ESLAVA-GARZÓN, J. S.: “Hacia una matriz energética sostenible en Colombia. Una revisión sistemática de la literatura”. Información tecnológica, 35(5), 1-16, 2024, ISSN: 0718-0764. DOI: http://dx.doi.org/10.4067/S0718-07642024000500001 ). For a local development project, a power outage means production stoppage, loss of perishable raw materials (refrigeration), breach of contracts, and damage to electromechanical equipment, eroding its profitability and sustainability. Consequently, Cuba's policy for the future development of Renewable Energy Sources (RES) and energy efficiency, supported by Decree-Law 345/2019 Escobar-Mendoza et al. (2022)ESCOBAR-MENDOZA, L.; DE LA PAZ-PÉREZ, G. A.; HERRERA-PUPO, G.; DE LA PAZ-VENTO, G.: “Evaluación de opciones de inversión en eficiencia energética y fuentes renovables de energía en hoteles de Santa Lucía, Camagüey”. Revista de Arquitectura e Ingeniería, 16(1), 1-7, 2022, ISSN: 1990-8830. Disponible en https://www.redalyc.org/journal/1939/193970042005/193970042005.pdf , sets the goal of generating 24% of electricity from RES by 2030.

This has driven research and deployment of large-scale solar parks (Álvarez Peña and Sarduy González, 2024ÁLVAREZ-PEÑA, M.; SARDUY-GONZÁLEZ, M.: “Las energías renovables para el desarrollo sostenible. Alternativas de financiamiento en Cuba”. Revista Cubana De Finanzas Y Precios 8(3), 68-79, 2024, ISSN: 2523-2967. Disponible en https://observatorio.anec.cu/uploads/642984cd-c0de-4bec-81c0-c90a32a9d490.pdf ). However, there is a growing academic consensus on the need to complement this centralized strategy with a distributed generation model, where energy is produced close to the point of consumption (Presicce, 2019PRESICCE, L.: “El periplo de la regulación del autoconsumo energético y generación distribuida en España: la transición de camino hacia la sostenibilidad”. Revista Vasca de Administración Pública, 13, 181-221, 2019, ISSN: 0211-9560. DOI https://doi.org/10.47623/ivap-rvap.113.2019.06 ).

In this realm, hybrid photovoltaic systems (grid-connected with backup capability) present unique advantages for the productive sector: they reduce the electricity bill, inject surplus, and, most crucially, provide supply continuity during grid failures (Ureña-Erazo and Martínez-Peralta, 2024UREÑA-ERAZO, J. E.; MARTÍNEZ-PERALTA, A. J.: “Enfoque técnico para la implantación de sistemas híbridos de energías renovables: retos, posibilidades e implicaciones”. Reincisol., 3(5), 1428-1446, 2024, ISSN: 2953-6421. DOI: https://doi.org/10.59282/reincisol.V3(5)1428-1446 ). International studies have extensively quantified the economic and environmental benefits of photovoltaics in industry (Vargas Sierra, 2024VARGAS SIERRA, J. F.: “Análisis Comparativo de Generación Energía Fotovoltaica entre Paneles Solares Fijos Versus Paneles Automatizados”. Ciencia Latina Revista Científica Multidisciplinar, 8(6), 9242-9257, 2024, ISSN: 2707-2215. DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v8i6.15602 ). However, a significant gap persists in the Cuban scientific literature due to the lack of comprehensive studies that, based on a specific case, jointly evaluate the role of hybrid photovoltaic systems as catalytic infrastructure for local development.

Research is needed that not only presents power and savings calculations, but also analyzes how this technology affects the economic and environmental sustainability of the local development project in fulfilling national development and energy policies. In this sense, this work provides the scientific community with a comprehensive case study that links energy engineering with local development economics.

The arguments presented justify the undertaking of this study, which is necessary to generate solid evidence and an analytical framework to demonstrate the multidimensionality of the impact associated with decentralized solar energy. The objective of this research is to analyze the multidimensional impact (energy, economic, environmental, and on local development) of a hybrid photovoltaic system designed for the local development project Finca La Suiza in Ciego de Ávila, Cuba.

Materials and Methods

The research was approached as an instrumental case study Merlinsky, (2018)MERLINSKY, M. G.: “Justicia ambiental y políticas de reconocimiento en Buenos Aires. Perfiles latinoamericanos”, 26(51), 241-263, 2018, ISSN: 0188-7653. DOI: https://doi.org/10.18504/pl2651-010-2018 , using the local development project Finca La Suiza to analyze the role of energy as a catalyst for development. A mixed methodology was employed, combining a technical-quantitative analysis based on the online tool Photovoltaic Geographical Information System (PVGIS) to estimate the photovoltaic system's energy production, and a qualitative impact assessment using a Standard Emission Factor of 0.75 tCO₂/MWh, corresponding to the conditions of the Cuban electricity grid (González-Díaz et al., 2024GONZÁLEZ-DÍAZ, Y.; BENÍTEZ-CORTÉS, I.; GARCÍA-REINA, F.; MÁRQUEZ-PEÑAMARÍA, G.; PRIETO-MONTENEGRO, L. F.; CARRACEDO-FERNÁNDEZ, J.; ALDAMA-BARBACHÁN, D. G.; GALINDO-LLANES, P. G.: “Efecto del aditivo pentomuls 3c en la composición de los gases de combustión del petróleo crudo cubano”. Revista Internacional de Biotecnología y Ciencias de la Vida, 9(4), 2024, ISSN: 1390-9355. DOI: https://doi.org/10.70373/RB/2024.09.04.3 ).

The subject of the case study and initial diagnosis is the local development project "Finca La Suiza," located in the province of Ciego de Ávila and dedicated to food processing (dairy, grains, root vegetables). The central problem identified is high production vulnerability due to frequent interruptions in the national electricity service, with episodes lasting several hours that paralyze the entire operation.

The load analysis conducted over a typical month of operation, based on a detailed record of power and operating schedules of 20 main equipment units (motors, refrigeration, pasteurizer, etc.), indicates a daily electrical consumption of 528.43 kWh, applying a simultaneity factor of 0.70. The project requires a total of 40 panels of 380 Wp (15.20 kWp), coupled to a hybrid SMA inverter of 15 kVA based on local solar irradiation (5.28 kWh/m²/day). The annual energy generated is 21,280.00 kWh/year.

The economic analysis was based on an estimative quantitative method. The financial savings from displaced diesel generation were estimated as the fuel avoided by replacing the operation of a backup generator with photovoltaic energy. The savings from reduced electricity purchase were calculated based on the avoided cost of energy not consumed from the grid. It was assumed that the price of diesel fuel is 1.0 USD/L, 70% of photovoltaic generation is instantly self-consumed, and the average industrial electricity tariff is 0.10 USD/kWh. The equations used were:

Where A_{_(Econom_Comb)} is the economic savings from displaced diesel fuel (USD/year), E_anual is the annual energy generated (kWh), C_comb is the fuel consumption for electricity generation (0.30 L/kWh), P_comb is the price of diesel fuel (USD/L), A__{(Econom_Red)} is the economic savings from reduced electricity purchase (USD/year), E_{auto_consum} is the self-consumed energy by the mini-industry (kWh), T_elect is the industrial electricity tariff (USD/kWh).

The investment was estimated from a reference quotation based on international market prices for equipment with similar characteristics (panels, inverter, mounting structure, Balance of System - BOS). The environmental analysis was performed using a quantitative method to determine fossil fuel savings (avoided fossil fuel) and CO₂ emission reduction (avoided CO₂ emissions). The equations used were:

Where A_comb is the fossil fuel savings or avoided fossil fuel (t fuel/year), R_CO2 is the CO₂ emission reduction or avoided CO₂ emissions (t CO₂/year), F_acf is the fossil fuel savings factor (0.000086 t/kWh), F_rem is the CO₂ emission reduction factor (0.00075 t CO₂/kWh).

For the analysis of impact on local development, an analytical framework based on sustainability dimensions and the guidelines of Cuban local development policy (Sosa-González et al., 2020SOSA-GONZÁLEZ, M.; RIQUELME-RIVERO, Y.; DIEZ-VALLADARES, O. R.: “Consideraciones sobre el desarrollo local”. Revista Universidad y Sociedad, 12(4), 309-315, 2020, ISSN: 2218-3620. Disponible en http://scielo.sld.cu/pdf/rus/v12n4/2218-3620-rus-12-04-309.pdf ) was used. The impact of the hybrid photovoltaic system was evaluated in terms of:

Results and Discussion

The designed system generates 21,280.00 kWh annually, equivalent to covering 100% of the mini-industry's daytime electrical demand on full sun days. This is the most transformative result. As seen in figure 1, the hybrid system acts as a buffer against grid intermittency.

The hybrid capability of the inverter solves the central problem identified related to high productive vulnerability due to frequent national electricity service interruptions. While the grid is functional, the system operates in self-consumption mode with surplus injection. During an outage, its ability to form an "electrical island" (with battery support) prevents total paralysis. This transforms energy from a variable cost into a resilience asset, ensuring food production and the economic viability of the local development project (Ise, 2021ISE, M. A.; CLEMENTI, L. V.; CARRIZO, S. C.: “Modalidades pampeanas de transición energética: entre la incorporación de recursos renovables y la innovación social”. Estudios Socioterritoriales, 29, 79-79, 2021, ISSN: 1853-4392. DOI: https://doi.org/10.37838/unicen/est.28-079).

Table 1 shows the main results of the economic analysis, which, although estimative and subject to price variations, reveal a substantial positive economic impact. It is important to clarify in this analysis that the diesel savings materialize completely only if the photovoltaic system effectively avoids the operation of a generator. The real savings on the electricity bill will depend on the specific tariff and the self-consumption profile.

Although the initial investment for a system of these characteristics could be around 15,000-20,000 USD (depending on import and installation costs), the estimated savings suggest an investment payback period between 2 and 3 years, considered very favorable for energy projects. This economic analysis, although preliminary, provides a strong argument for decision-making. The investment should not be seen as an expense, but as the acquisition of a productive asset that reduces operational costs and mitigates risks (Abad-Cevallos and Zapata-Sánchez, 2024ABAD-CEVALLOS, M. F.; ZAPATA-SÁNCHEZ, P. E.: “Los costos sustentables: una nueva dimensión dentro de la información contable en la construcción”. Gestio et Productio. Revista Electrónica de Ciencias Gerenciales, 6(1), 337-359, 2024, ISSN: 2739-0039. DOI: https://doi.org/10.35381/gep.v6i1.100 ).

The environmental results are direct and quantifiable, demonstrating that the system avoids the burning of 1.83 tons of fossil fuel and the emission of 16 tons of CO₂ annually. On a macro scale, replicating this model across all existing local development projects in Cuba would represent a non-marginal contribution to national climate change mitigation commitments and the fulfillment of the 24% RES generation target by 2030 (Lino y Saez, 2022LINO, G.; Y SAEZ, M.: “Energías Renovables en América Latina y el Caribe para la Mitigación del Cambio Climático”. La Saeta Universitaria Académica y de Investigación, 11(2), 43-71, 2022, ISSN: 2709-6556. DOI: https://doi.org/10.56067/saetauniversitaria.v11i2.354 ).

This case exemplifies distributed generation as a necessary complement to large solar parks. While parks contribute to the national system, systems in local development projects solve local problems of supply quality and reliability, a critical aspect for territorial development that sometimes falls outside the focus of centralized energy planning (Di Pietro, 2022DI PIETRO, S.: “Procesos de la transición urbana a sistemas autónomos descentralizados de energía renovable”. Estudios demográficos y urbanos, 37(3), 807-837, 2022, ISSN: 2448-6515. Disponible en http://dx.doi.org/10.24201/edu.v37i3.2073 ).

Qualitative analysis reveals impacts that go beyond the quantitative results achieved and are demonstrated in the following aspects:

This catalytic role is the main contribution of the present study; access to modern and reliable energy is a key enabler for rural economic development (Billi et al., 2018BILLI, M.; AMIGO, C.; CALVO, R.; URQUIZA, A.: “Economía de la Pobreza Energética ¿Por qué y cómo garantizar un acceso universal y equitativo a la energía?”. Economía y Política, 5(2), 35-65, 2018, ISSN: 13907921. DOI: https://doi.org/10.15691/07194714.2018.006 ). In Cuba, this case demonstrates that hybrid photovoltaic systems can serve as infrastructure to consolidate more robust, productive, and sustainable local development projects.

Conclusions

The implementation of a hybrid photovoltaic system in the local development project Finca La Suiza resolves the central problem of electrical intermittency, ensuring productive continuity and transforming energy instability from a risk factor into an asset of operational resilience.

Tangible economic benefits are generated through savings from displaced diesel generation and reduced electricity purchase, with a favorable estimated investment payback period (2-3 years), addressing the objective of evaluating economic impact.

The environmental contribution is significant by avoiding 1.83 t of fuel and 16 t of CO₂ annually, aligning the project with national renewable energy and climate mitigation goals.

The photovoltaic system catalyzes local development through its comprehensive impact by strengthening autonomy, fostering technical capabilities, and enhancing the overall sustainability of the project.

The relevance of the study lies in providing an analytical model and concrete evidence that links decentralized energy transition with Cuba's territorial development agenda. The results can be used as a basis to justify prioritizing investments in solar energy as critical infrastructure for development. They can also serve as a guide for energy policy planners and for designing specific support programs for distributed generation in the rural productive sector.

Introducción

El desarrollo económico y social de Cuba en el contexto actual requiere potenciar iniciativas endógenas y sostenibles. Los proyectos de desarrollo local se han consolidado como instrumentos clave en esta estrategia, pues permiten movilizar recursos y capacidades territoriales para generar bienes y servicios, diversificar la economía y mejorar la calidad de vida Correa Soto et al., (2017)CORREA-SOTO, J.; GONZÁLEZ-PÉREZ, S.; HERNÁNDEZ-ALONSO, Á.: “La gestión energética local: elemento del desarrollo sostenible en Cuba·. Revista Universidad y Sociedad, 9(2), 59-67, 2017, ISSN: 2218-3620. Disponible en http://scielo.sld.cu/pdf/rus/v9n2/rus07217.pdf ; Zirufo-Briones y Pelegrín-Entenza (2023)ZIRUFO-BRIONES, B. V.; Y PELEGRÍN-ENTENZA, N.: “Enfoques para caracterizar modelos de desarrollo local que promueven el desarrollo económico, social y ambiental de regiones y comunidades”. Mikarimin. Revista Científica Multidisciplinaria, 9(1), 191-210, 2023, ISSN: 2528-7842. Disponible en https://revista.uniandes.edu.ec/ojs/index.php/mikarimin/article/view/3049/3528 . Sin embargo, la viabilidad de muchos de estos proyectos, especialmente aquellos del sector agroindustrial como minindustrias de procesamiento de alimentos, se ve severamente comprometida por un factor externo crítico: la inestabilidad y los altos costos asociados al suministro de energía eléctrica (Morcillo-Valencia et al., 2024MORCILLO-VALENCIA, P. J.; VALDEZ-IBARRA, J. J.; MEDINA-ROBAYO, A. I.; ESTRADA-OLMEDO, C. A.: “Aplicaciones de Sistemas Biofotovoltaicos en Zonas Rurales: Potencial y Desafíos. Polo del Conocimiento”, 9(9), 1070-1082, 2024. ISSN: 2550 - 682X. DOI: https://doi.org/10.23857/pc.v9i9.7982 ).

Cuba depende en gran medida de combustibles fósiles importados para la generación eléctrica, una situación que afecta la seguridad energética nacional y la balanza de pagos (Rodríguez-Ponce et al., 2020RODRÍGUEZ-PONCE, Y.; GUARDIA-PUEBLA, Y.; CAMPS-MICHELENA, M.; RUIZ, L. A.; GARCÍA, E. S.: “Consumo de energía eléctrica y fuel oil en una empresa de productos cárnicos en Cuba”. Revista Tayacaja 3(2), 135 - 144, 2020, ISSN: 2617-9156. DOI: https://doi.org/10.46908/rict.v3i2.120 ; Gómez-Rodríguez et al., 2021GÓMEZ-RODRÍGUEZ, M. A.; GÓMEZ-SARDUY, J. R.; LORENZO-GINORI, J. V.; FONTE-GONZÁLEZ, R.; GARCÍA-SÁNCHEZ, Z.: “Pronóstico de la generación eléctrica de sistemas fotovoltaicos. Un inicio en cuba desde la universidad”. Revista Universidad y Sociedad, 13(1), 253-265, 2021, ISSN: 2218-3620. Disponible en http://scielo.sld.cu/pdf/rus/v13n1/2218-3620-rus-13-01-253.pdf ). La red eléctrica, además, sufre de vulnerabilidades que se traducen en frecuentes interrupciones del servicio, particularmente agudas en zonas rurales (Cardona et al., 2024CARDONA, D.; TAMAYO, J. A.; ESLAVA-GARZÓN, J. S.: “Hacia una matriz energética sostenible en Colombia. Una revisión sistemática de la literatura”. Información tecnológica, 35(5), 1-16, 2024, ISSN: 0718-0764. DOI: http://dx.doi.org/10.4067/S0718-07642024000500001 ). Para un proyecto de desarrollo local, un apagón implica la paralización de la producción, pérdida de materias primas perecederas (refrigeración), incumplimiento de contratos y daño a equipos electromecánicos, erosionando su rentabilidad y sostenibilidad; por tal motivo, la política de Cuba para el desarrollo futuro de las fuentes renovables de energía (FRE) y la eficiencia energética, respaldada por el Decreto-Ley 345/2019 Escobar-Mendoza et al. (2022)ESCOBAR-MENDOZA, L.; DE LA PAZ-PÉREZ, G. A.; HERRERA-PUPO, G.; DE LA PAZ-VENTO, G.: “Evaluación de opciones de inversión en eficiencia energética y fuentes renovables de energía en hoteles de Santa Lucía, Camagüey”. Revista de Arquitectura e Ingeniería, 16(1), 1-7, 2022, ISSN: 1990-8830. Disponible en https://www.redalyc.org/journal/1939/193970042005/193970042005.pdf , establece la meta de generar el 24% de la electricidad con FRE para 2030.

Lo anterior ha impulsado la investigación y despliegue de parques solares a gran escala (Álvarez Peña and Sarduy González, 2024ÁLVAREZ-PEÑA, M.; SARDUY-GONZÁLEZ, M.: “Las energías renovables para el desarrollo sostenible. Alternativas de financiamiento en Cuba”. Revista Cubana De Finanzas Y Precios 8(3), 68-79, 2024, ISSN: 2523-2967. Disponible en https://observatorio.anec.cu/uploads/642984cd-c0de-4bec-81c0-c90a32a9d490.pdf ); no obstante, existe un creciente consenso académico sobre la necesidad de complementar esta estrategia centralizada con un modelo de generación distribuida, donde la energía se produce cerca del punto de consumo (Presicce, 2019PRESICCE, L.: “El periplo de la regulación del autoconsumo energético y generación distribuida en España: la transición de camino hacia la sostenibilidad”. Revista Vasca de Administración Pública, 13, 181-221, 2019, ISSN: 0211-9560. DOI https://doi.org/10.47623/ivap-rvap.113.2019.06 ).

En este ámbito, los sistemas fotovoltaicos híbridos (conectados a red con capacidad de respaldo) presentan ventajas únicas para el sector productivo: reducen la factura eléctrica, inyectan excedentes y, lo más crucial, proporcionan continuidad de suministro durante fallos de la red (Ureña-Erazo and Martínez-Peralta, 2024UREÑA-ERAZO, J. E.; MARTÍNEZ-PERALTA, A. J.: “Enfoque técnico para la implantación de sistemas híbridos de energías renovables: retos, posibilidades e implicaciones”. Reincisol., 3(5), 1428-1446, 2024, ISSN: 2953-6421. DOI: https://doi.org/10.59282/reincisol.V3(5)1428-1446 ). Estudios internacionales han cuantificado ampliamente los beneficios económicos y ambientales de la energía fotovoltaica en la industria Vargas Sierra (2024)VARGAS SIERRA, J. F.: “Análisis Comparativo de Generación Energía Fotovoltaica entre Paneles Solares Fijos Versus Paneles Automatizados”. Ciencia Latina Revista Científica Multidisciplinar, 8(6), 9242-9257, 2024, ISSN: 2707-2215. DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v8i6.15602 ; sin embargo, persiste una brecha significativa en la literatura científica cubana por la carencia de estudios integrales que, a partir de un caso concreto, evalúen de manera articulada el papel de los sistemas fotovoltaicos híbridos como infraestructura catalizadora del desarrollo local.

Se necesita investigación que no solo presente cálculos de potencia y ahorro, sino que analice cómo esta tecnología incide en la sostenibilidad económica y ambiental del proyecto de desarrollo local en el cumplimiento de las políticas nacionales de desarrollo y energía. En este sentido, el presente trabajo aporta a la comunidad científica un caso de estudio integral que vincula la ingeniería energética con la economía del desarrollo local.

Los argumentos expuestos fundamentan la realización de este estudio, necesario para generar evidencia sólida y un marco analítico que permita demostrar la multidimensionalidad del impacto asociado a la energía solar descentralizada. El objetivo de esta investigación es analizar el impacto multidimensional (energético, económico, ambiental y en el desarrollo local) de un sistema fotovoltaico híbrido diseñado para el proyecto de desarrollo local Finca La Suiza en Ciego de Ávila, Cuba.

Materiales y Métodos

La investigación se abordó como un caso de estudio instrumental Merlinsky, (2018)MERLINSKY, M. G.: “Justicia ambiental y políticas de reconocimiento en Buenos Aires. Perfiles latinoamericanos”, 26(51), 241-263, 2018, ISSN: 0188-7653. DOI: https://doi.org/10.18504/pl2651-010-2018 , utilizando el proyecto de desarrollo local Finca La Suiza para analizar el rol de la energía como catalizador del desarrollo. Se empleó una metodología mixta que combinó un análisis técnico-cuantitativo, basado en la herramienta en línea Photovoltaic Geographical Information System (PVGIS), para estimar la producción energética del sistema fotovoltaico y una evaluación cualitativa del impacto, utilizando un Factor de Emisión Estándar de 0,75 tCO₂/MWh, correspondiente a las condiciones de la matriz eléctrica cubana (González-Díaz et al., 2024GONZÁLEZ-DÍAZ, Y.; BENÍTEZ-CORTÉS, I.; GARCÍA-REINA, F.; MÁRQUEZ-PEÑAMARÍA, G.; PRIETO-MONTENEGRO, L. F.; CARRACEDO-FERNÁNDEZ, J.; ALDAMA-BARBACHÁN, D. G.; GALINDO-LLANES, P. G.: “Efecto del aditivo pentomuls 3c en la composición de los gases de combustión del petróleo crudo cubano”. Revista Internacional de Biotecnología y Ciencias de la Vida, 9(4), 2024, ISSN: 1390-9355. DOI: https://doi.org/10.70373/RB/2024.09.04.3 ).

El sujeto del caso de estudio y diagnóstico inicial es el proyecto de desarrollo local Finca La Suiza, ubicado en la provincia Ciego de Ávila y dedicado al procesamiento de alimentos (lácteos, granos, viandas). El problema central diagnosticado es la alta vulnerabilidad productiva debido a interrupciones frecuentes del servicio eléctrico nacional, con episodios de varias horas que paralizan toda la operación.

El análisis de carga realizado durante un mes típico de operación a partir del registro detallado de potencia y horarios de operación de 20 equipos principales (motores, refrigeración, pasteurizador, etc.) ofrece un consumo eléctrico diario de 528,43 kWh, aplicando un coeficiente de simultaneidad de 0,70. El proyecto requiere un total de 40 paneles de 380 Wp (15,20 kWp), acoplado a un inversor híbrido SMA de 15 kVA con base en la irradiación solar local (5,28 kWh/m²/día). La energía anual generada es de 21280,00 kWh/año.

El análisis económico se basó en el método de estimación cuantitativo a partir del cual el ahorro financiero por desplazamiento de generación diésel se estimó como el combustible evitado por la sustitución de la operación de un generador de respaldo por energía fotovoltaica. El ahorro por reducción de compra de electricidad se calculó en función del costo evitado de la energía no consumida de la red. Se asumió que el precio del combustible diésel es de 1,0 USD/L, el 70% de la generación fotovoltaica se autoconsume instantáneamente y la tarifa eléctrica industrial promedio es de 0,10 USD/kWh. Las ecuaciones utilizadas fueron:

Donde A__{(Econom_Comb)} es el ahorro económico por desplazamiento de combustible diésel (USD/año), E_anual la energía anual generada (kWh), C_comb el consumo de combustible en la generación de electricidad (0,30 L/kWh), P_comb el precio del combustible diésel (USD/L), A__{(Econom_Red)} el ahorro económico por reducción de compra de electricidad a la red (USD/año), E_{auto_consum} la energía autoconsumida por la minindustria (kWh), T_elect la tarifa eléctrica industrial (USD/kWh).

La inversión se estimó a partir de una cotización referencial basada en precios de mercado internacional para equipos de similares características (paneles, inversor, estructura, balance de sistema “BOS” para sistemas fotovoltaicos). El análisis ambiental se realizó mediante el método cuantitativo para la determinación del ahorro de combustible fósil (combustible fósil evitado) y la reducción de emisiones de CO₂ (emisiones de CO₂ evitadas). Las ecuaciones utilizadas fueron:

Donde A_comb es el ahorro de combustible fósil o combustible fósil evitado (t combustible/año), R_CO2 la reducción de emisiones de CO₂ o emisiones de CO₂ evitadas (t CO₂/año), F_acf el factor de ahorro de combustible fósil (0.000086 t/kWh), F_rem el factor de reducción de emisiones de CO₂ (0.00075 t CO₂/kWh).

En el análisis de impacto en el desarrollo local se utilizó un marco analítico basado en las dimensiones de la sostenibilidad y los lineamientos de la política de desarrollo local cubana (Sosa-González et al., 2020SOSA-GONZÁLEZ, M.; RIQUELME-RIVERO, Y.; DIEZ-VALLADARES, O. R.: “Consideraciones sobre el desarrollo local”. Revista Universidad y Sociedad, 12(4), 309-315, 2020, ISSN: 2218-3620. Disponible en http://scielo.sld.cu/pdf/rus/v12n4/2218-3620-rus-12-04-309.pdf ). El impacto del sistema fotovoltaico híbrido se evaluó en términos de:

Resultados y Discusión

El sistema diseñado genera 21280,00 kWh anuales, lo que equivale a cubrir el 100% de la demanda eléctrica diurna de la minindustria en días de sol pleno. Este es el resultado más transformador. Como se observa en la Figura 1, el sistema híbrido actúa como un amortiguador frente a la intermitencia de la red.

La capacidad híbrida del inversor resuelve el problema central identificado relacionado con la alta vulnerabilidad productiva debido a interrupciones frecuentes del servicio eléctrico nacional. Mientras la red funciona, el sistema opera en modo de autoconsumo con inyección de excedentes. Durante un corte, su capacidad de formar una "isla eléctrica" (con soporte de baterías) evita la parálisis total. Esto convierte la energía de un costo variable en un activo de resiliencia, asegurando la producción de alimentos y la viabilidad económica del proyecto de desarrollo local (Ise, 2021ISE, M. A.; CLEMENTI, L. V.; CARRIZO, S. C.: “Modalidades pampeanas de transición energética: entre la incorporación de recursos renovables y la innovación social”. Estudios Socioterritoriales, 29, 79-79, 2021, ISSN: 1853-4392. DOI: https://doi.org/10.37838/unicen/est.28-079).

En la tabla 1 se muestran los principales resultados del análisis económico realizado, en el cual se observa que a pesar de ser estimativos y sujetos a variaciones en los precios, revelan un impacto económico positivo sustancial. En este análisis es importante aclarar que el ahorro por diésel se materializa completamente solo si el sistema fotovoltaico evita la operación efectiva de un generador. El ahorro real en la factura eléctrica dependerá de la tarifa específica y el perfil de autoconsumo.

Aunque la inversión inicial para un sistema de estas características podría rondar los 15,000-20,000 USD (dependiendo de costos de importación e instalación), los ahorros estimados sugieren un periodo de recuperación de la inversión entre 2 y 3 años, considerado muy favorable para proyectos de energía. Este análisis económico, aunque preliminar, proporciona un argumento sólido para la toma de decisiones. La inversión no debe verse como un gasto, sino como la adquisición de un activo productivo que reduce costos operativos y mitiga riesgos (Abad-Cevallos and Zapata-Sánchez, 2024ABAD-CEVALLOS, M. F.; ZAPATA-SÁNCHEZ, P. E.: “Los costos sustentables: una nueva dimensión dentro de la información contable en la construcción”. Gestio et Productio. Revista Electrónica de Ciencias Gerenciales, 6(1), 337-359, 2024, ISSN: 2739-0039. DOI: https://doi.org/10.35381/gep.v6i1.100 ).

Los resultados ambientales son directos y cuantificables al demostrarse que el sistema evita la quema de 1,83 toneladas de combustible fósil y la emisión de 16 toneladas de CO₂ anuales. A escala macro, la replicación de este modelo en todos los proyectos de desarrollo local existentes en Cuba representaría una contribución no marginal a los compromisos nacionales de mitigación del cambio climático y al cumplimiento del objetivo del 24% de generación con FRE para el año 2030 (Lino y Saez, 2022LINO, G.; Y SAEZ, M.: “Energías Renovables en América Latina y el Caribe para la Mitigación del Cambio Climático”. La Saeta Universitaria Académica y de Investigación, 11(2), 43-71, 2022, ISSN: 2709-6556. DOI: https://doi.org/10.56067/saetauniversitaria.v11i2.354 ).

Este caso ejemplifica la generación distribuida como complemento necesario a los grandes parques solares. Mientras los parques aportan al sistema nacional, los sistemas en proyectos de desarrollo local resuelven problemas locales de calidad y confiabilidad del suministro, un aspecto crítico para el desarrollo territorial que a veces queda fuera del foco de la planificación energética centralizada (Di Pietro, 2022DI PIETRO, S.: “Procesos de la transición urbana a sistemas autónomos descentralizados de energía renovable”. Estudios demográficos y urbanos, 37(3), 807-837, 2022, ISSN: 2448-6515. Disponible en http://dx.doi.org/10.24201/edu.v37i3.2073 ).

El análisis cualitativo revela impactos que trascienden los resultados cuantitativos alcanzados y se demuestran en los aspectos siguientes:

Este rol catalizador es la contribución principal del presente estudio, ya que el acceso a energía moderna y confiable es un facilitador clave para el desarrollo económico rural (Billi et al., 2018BILLI, M.; AMIGO, C.; CALVO, R.; URQUIZA, A.: “Economía de la Pobreza Energética ¿Por qué y cómo garantizar un acceso universal y equitativo a la energía?”. Economía y Política, 5(2), 35-65, 2018, ISSN: 13907921. DOI: https://doi.org/10.15691/07194714.2018.006 ). En Cuba, este caso demuestra que los sistemas fotovoltaicos híbridos pueden ser una infraestructura para consolidar proyectos de desarrollo local más robustos, productivos y sostenibles.

Conclusiones

La implementación de un sistema fotovoltaico híbrido en el proyecto de desarrollo local Finca La Suiza resuelve el problema central de la intermitencia eléctrica, garantizando la continuidad productiva y transformando la inestabilidad energética de un factor de riesgo en un activo de resiliencia operativa.

Se generan beneficios económicos tangibles a través del ahorro por desplazamiento de generación diésel y reducción de la compra de electricidad, con un periodo de recuperación de la inversión estimado favorable (2-3 años), lo que responde al objetivo de evaluar el impacto económico.

El aporte ambiental es significativo al evitarse 1,83 t de combustible y 16 t de CO₂ anuales, alineando al proyecto con los objetivos nacionales de energía renovable y mitigación climática.

El sistema fotovoltaico cataliza el desarrollo local a través de su impacto integral al fortalecer la autonomía, fomentar capacidades técnicas y mejorar la sostenibilidad global del proyecto.

La relevancia del estudio radica en ofrecer un modelo analítico y evidencias concretas que vinculan la transición energética descentralizada con la agenda de desarrollo territorial de Cuba. Los resultados pueden asumirse como base para justificar la priorización de inversiones en energía solar como infraestructura crítica para el desarrollo. También pueden servir de guía para los planificadores de políticas energéticas y para el diseño de programas específicos de fomento en la generación distribuida del sector productivo rural.