Más de 600 millones de personas en África subsahariana y Asia del Sur viven sin acceso a electricidad de red. Los sistemas solares domésticos de pequeña escala (Solar Home Systems, SHS) son la solución más viable para este mercado, pero su coste inicial supera la capacidad de pago de la mayoría de las familias objetivo. El modelo Pay-As-You-Go (PAYG) resuelve este problema convirtiendo el precio de la energía en micropagos diarios o semanales mediante tokens enviados por SMS. En este artículo describimos la arquitectura técnica completa de un sistema PAYG solar moderno.
Las cuatro capas de un sistema PAYG
Capa 1: Hardware de campo
El kit solar típico para un hogar rural incluye un panel solar de 20–80 W, una batería LiFePO4 de 20–60 Ah y un controlador de carga MPPT integrado en una caja de plástico robusta (IP54 mínimo para entornos tropicales con polvo y humedad).
El componente diferencial es el módulo PAYG embebido — puede ser el propio controlador de carga con firmware PAYG o un microcontrolador secundario (STM32L, ESP32) que controla el relé de corte de carga. Este módulo incorpora:
- Teclado numérico de 12 teclas para introducir tokens de 9 dígitos
- Display LCD o LEDs de estado para indicar crédito restante
- Relé de corte de 10–30 A para habilitar/deshabilitar las salidas USB y DC
- Memoria flash no volátil para persistir el estado de crédito
- Opcionalmente: módulo GSM/GPRS o LoRa para telemetría bidireccional
Capa 2: Firmware y OpenPAYGO Token
El firmware es el núcleo del sistema PAYG. Implementa el estándar OpenPAYGO Token para validación offline de tokens (ver nuestro artículo específico sobre la implementación en C). Además gestiona:
- Medición de consumo energético: corriente mediante shunt + ADC o IC dedicado (INA219, ACS712). Acumula kWh en NVM para facturación y diagnóstico.
- Estado de la batería (SOC): estimación por voltaje de circuito abierto (OCV) o coulomb counting. El SOC se usa para feedback al usuario y para lógica de protección de la batería.
- Lógica de crédito: decrementar crédito en tiempo real, gestionar período de gracia, cortar carga suavemente (aviso previo con pitidos o LEDs parpadeantes).
- Telemetría: si hay conectividad, reportar periódicamente SOC, consumo, estado de crédito y alarmas al servidor para monitorización de flota.
Capa 3: Backend PAYG OPS
PAYG OPS es el servidor de operaciones que gestiona la flota completa de dispositivos, los clientes y los pagos. Sus funciones principales:
- Registro de dispositivos: cada unidad tiene un ID único y una clave secreta de 128 bits generada en fabricación.
- Gestión de clientes: datos de contacto, historial de pagos, crédito actual por dispositivo.
- Generación de tokens: calcula el token correspondiente al pago recibido y lo entrega al agente para que se lo comunique al cliente.
- Integración de cobro: Webhook con M-Pesa Daraja API, Airtel Money, MTN Mobile Money o procesadores de pago locales. El token se genera automáticamente al confirmar el pago.
- Monitorización de flota: dashboard con estado de todos los dispositivos, alertas de unidades sin actividad, análisis de consumo y salud de baterías.
Open source: PAYG OPS tiene una versión open source mantenida por la comunidad EnAccess disponible en GitHub. Para flotas pequeñas (<500 unidades) es perfectamente funcional. Para flotas grandes, existen soluciones comerciales como Angaza, Solaris o PaygOps.io con mayor escalabilidad y soporte.
Capa 4: App de agentes de campo
El agente de campo es la pieza humana del sistema: instala los kits, gestiona la relación con el cliente y cobra los pagos. La app móvil del agente (Android, funciona offline en zonas sin cobertura) permite:
- Registrar nuevos clientes y dispositivos escaneando el QR del kit
- Registrar pagos en efectivo y generar el token correspondiente
- Ver el historial de pagos y el estado de crédito de cada cliente
- Reportar incidencias técnicas (kit dañado, batería degradada)
- Sincronización en segundo plano cuando hay cobertura
Consideraciones de diseño para producción
Puntos críticos que aprenden los equipos después del primer lote de producción:
- Durabilidad del teclado: los teclados de membrana de bajo coste fallan en 6–12 meses en zonas con polvo y humedad. Usa teclados de silicona con rating IP65 desde el inicio.
- Protección de la batería: implementa protección hardware contra sobredescarga (BMS mínimo) además de la lógica software. Una batería dañada por la primera descarga profunda destruye la confianza del cliente.
- Formación del agente: el 80% de los problemas en campo son de usuario. La UX del teclado y el display deben ser intuibles sin instrucciones. Prueba con usuarios reales antes del lanzamiento comercial.
- Contingencia de tokens: define un proceso manual para generar tokens cuando el sistema central falla. Un agente sin tokens es una venta perdida y un cliente frustrado.
Conclusión
Un sistema PAYG solar bien diseñado puede transformar el acceso a energía para millones de familias y ser un negocio rentable para el fabricante y los agentes. La tecnología está disponible y es madura — OpenPAYGO Token, PAYG OPS y los componentes de hardware son accesibles. La diferencia entre el éxito y el fracaso está en la calidad de la implementación: firmware robusto, hardware duradero y una experiencia de usuario que funcione en un idioma local sobre un teléfono de gama baja.
En Hexadecimal hemos diseñado hardware PAYG y desarrollado firmware OpenPAYGO para clientes en mercados de acceso energético. Si estás diseñando un producto PAYG, contáctanos para discutir la arquitectura.