Análisis de los aspectos técnicos e impactos socioeconómicos de sistemas de generación aislada, a partir de energía fotovoltaica en zonas no interconectadas de Colombia

Este trabajo está enfocado en el análisis de los impactos socioeconómicos y aspectos técnicos de los sistemas fotovoltaicos stand-alone dispuestos en el municipio de Hato Corozal, Casanare, como solución individual de generación de energía eléctrica en zona no interconectada de Colombia. Se realizó...

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Autores:: Salazar Blanco, Samuel Said

Tipo de recurso:: Trabajo de grado de pregrado

Fecha de publicación:: 2017

Institución:: Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB

Repositorio:: Repositorio UNAB

Idioma:: spa

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description	Este trabajo está enfocado en el análisis de los impactos socioeconómicos y aspectos técnicos de los sistemas fotovoltaicos stand-alone dispuestos en el municipio de Hato Corozal, Casanare, como solución individual de generación de energía eléctrica en zona no interconectada de Colombia. Se realizó una revisión del proyecto de energización rural con el fin de identificar la metodología de dimensionamiento, es decir, la estimación de la energía demandada por un usuario típico, la curva de carga de los mismo y las características técnicas de los equipos que conforman el sistema fotovoltaico implementado; igualmente se hizo una comparación del estado socioeconómico de la comunidad previo y post a la llegada de los SFV, donde se constató cambios de hábitos de vida, reemplazo de energéticos utilizados para sus diferentes actividades, adquisición de equipos eléctricos, etc. Igualmente se desarrolló un informe de fallas, el cual fue aplicado a los sistemas, donde tuvo como resultado que el inversor es el componente que más ha presentado problemas en su funcionamiento, por ende se propone hacer un análisis detallado de las posibles causas de fallas de este equipo, ya que con un estudio experimental se podría saber por qué fallan los subcomponentes del mismo. Se caracterizó el consumo eléctrico actual de la población, con el fin de determinar la capacidad de los sistemas de responder a esta demanda de energía, y se estableció un amento de carga de los usuarios debido a la adquisición futura de aparatos eléctricos. Este documento resalta la importancia del software Homer Energy, para la simulación de futuros aumentos de demanda de energía, elaborando un ejemplo con el que se logra mostrar la metodología de su utilización. Este trabajo termina con la propuesta de modelo de sostenibilidad, conformado por aspectos claves que prioriza tanto a la tecnología implementada para el abastecimiento de energía, como en el desarrollo de la comunidad afectada por el acceso a la energía.
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Evaluación de sistemas fotovoltaicos (SFV) autónomos para suministro de energía eléctrica en viviendas rurales de estrato 1 en el departamento de Casanare. Yopal: Gobernación de Casanare. Secretarías de obras públicas y transporte. Oficina de asuntos Energéticos y de telecomunicaciones. Bello, C. (2011). Uso de sistemas solares fotovoltaicos para la electrificación rural en el norte Argentino, en un contexto de crisis energética mundial. Universidad Nacional del Nordeste (UNNE), Grupo Energías Renovables (GER). Bhatia, M., & Angelou, N. (2015). Beyond Connections: Energy Acces Redefined. Technical Report 008/15. Washington, DC: The World Bank, Energy Sector Management Assistance Program (ESMAP). Carta Gonzaléz, J. A., Calero Pérez, R., Colmenar Santos, A., & Castro Gil, M. (2009). Centrales de energías renovables: Generación eléctrica con energías renovables. UNED. Carta Gonzaléz, J. A., Calero Pérez, R., Colmenar Santos, A., & Castro Gil, M. (2009). Centrales de energías renovables: Generación eléctrica con energías renovables. UNED. CONSENER S.A.S. (2016). Evaluación tecnica, ambiental y social de la electrficación con energía solar fotovoltaica para viviendas rurales aisladas en Hato Corozal Casanare. UNISANGIL. DGS. (2013). Planning and Installing Photovoltaic System. 3 ed., New York: Routledge Díaz, P. (2003). Confiabilidad de los sistema fotovltaicos autómos: Aplicación a la electrificación rural. Universidad Politénica de Madrid. Escuela técnica superior de ingeniero de telecomunicación. , Tesis doctoral Esteve, N. (2011). Energización de las Zonas No Interconectadas a partir de las energías renovables solar y eólica. Bogotá: Pontificia Universidad Javeriana, Maestría en Gestión Ambiental. FAO. (1994). SESION II. CONTRIBUCION DE LOS SISTEMAS DENDROENERGETICOS OPTIMIZADOS AL DESARROLLO RURAL, A LA PROTECCION DEL MEDIO AMBIENTE Y AL COMBATE DE LA DESERTIFICACION (continuo). 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Diagnóstico de la implementación de los sistemas fotovoltaicos correspondientes a la primera etapa del proyecto Yantsa ii Etsari. Cuenca: Tesis de Licenciatura. Meier, P., Tuntivate, V., & Douglas, V. (2010). Perú Encuesta Nacional de Consumo de Energía a Hogares en el Ambito Rural . Perú: Unidad de Energía. Banco Mundial. Ministerio de Energía de Chile . (2016). Guía de Operación y Mantenimiento de Sistemas Fotovoltaicos. Santiago: Programa techos solares públicos. Gobierno de Chile. Obtenido de http://www.sec.cl/pls/portal/docs/PAGE/SEC2005/ELECTRICIDAD_SEC/ERNC/GENERACION_DISTRIBUIDA/LINKS_Y_NOTICIAS/TAB6243717/GUIA_OPERACION_MANTENIMIENTO.PDF Ministerio de Medio Ambiente. (2017). Corporaciones Autónomas Regionales. Obtenido de http://www.minambiente.gov.co/index.php/component/content/article?id=885:plantilla-areas- NREL. (2015). SACP Best Practices PV Operations & Maintenance. Denver, Colorado: NREL. Pinzón, L. (2016). Alternativa en el aprovehamiento de energía solar ante crisis energética en Colombia. Bogotá: Universidad Militar Nueva Granada. PVTRIN. (2011). Catálogo de fallos comunes y prácticas inadecuadas en la instalación y mantenimiento de sistemas fotovoltaicos (WP2 - D2 D2.6, ver1). Intelligent Energy Europe. SIEL. (2016). Cobertura de Energía Eléctrica a 2015. Obtenido de Metodología UPME. Sistema de Información eléctrico Colombiano: www.siel.gov.co/siel/portals/0/Piec/COBERTURA_2015_09-08-2016.xlsx Tecun. (2017). Linyang - Tecun. Sistema AMI,. Obtenido de http://ami.tecun.com/ UPME. (2015). Integración de las energías renovables no convencionales en Colombia. CONVENIO ATN/FM-12825-CO: MINMINAS, BID, fmam XM S.A. E.S.P. (2017). Informe general del mercado - Marzo 2017. Obtenido de http://www.xm.com.co/Informes%20Mensuales%20de%20Anlisis%20del%20Mercado/00_General_Mercado_03_2017.pdf
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Se realizó una revisión del proyecto de energización rural con el fin de identificar la metodología de dimensionamiento, es decir, la estimación de la energía demandada por un usuario típico, la curva de carga de los mismo y las características técnicas de los equipos que conforman el sistema fotovoltaico implementado; igualmente se hizo una comparación del estado socioeconómico de la comunidad previo y post a la llegada de los SFV, donde se constató cambios de hábitos de vida, reemplazo de energéticos utilizados para sus diferentes actividades, adquisición de equipos eléctricos, etc. Igualmente se desarrolló un informe de fallas, el cual fue aplicado a los sistemas, donde tuvo como resultado que el inversor es el componente que más ha presentado problemas en su funcionamiento, por ende se propone hacer un análisis detallado de las posibles causas de fallas de este equipo, ya que con un estudio experimental se podría saber por qué fallan los subcomponentes del mismo. Se caracterizó el consumo eléctrico actual de la población, con el fin de determinar la capacidad de los sistemas de responder a esta demanda de energía, y se estableció un amento de carga de los usuarios debido a la adquisición futura de aparatos eléctricos. Este documento resalta la importancia del software Homer Energy, para la simulación de futuros aumentos de demanda de energía, elaborando un ejemplo con el que se logra mostrar la metodología de su utilización. Este trabajo termina con la propuesta de modelo de sostenibilidad, conformado por aspectos claves que prioriza tanto a la tecnología implementada para el abastecimiento de energía, como en el desarrollo de la comunidad afectada por el acceso a la energía.TABLA DE CONTENIDO CAPÍTULO 1. GENERALIDADES ................................................................................. 12 1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................... 13 2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN ...................................... 14 3. OBJETIVOS .................................................................................................................... 14 4. ALCANCE DEL PROYECTO DE GRADO .................................................................. 15 CAPÍTULO 2. MARCO TEÓRICO ................................................................................ 16 1. MARCO CONCEPTUAL ................................................................................................ 17 1.1 SISTEMA FOTOVOLTAICO STAND-ALONE ...................................................... 17 1.2 DESEMPEÑO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS ............................................... 17 1.2.1 Fallos comunes .................................................................................................... 17 1.2.2 Factores que afectan al rendimiento .................................................................... 21 1.2.3 Mantenimiento de la instalación .......................................................................... 23 1.3 IMPACTO SOCIOECONÓMICO DE ENERGIZACIÓN RURAL CON SISTEMAS FOTOVOLTAICOS ......................................................................................................... 25 1.4 ACCESO A LA ENERGÍA ....................................................................................... 25 1.5 CONSUMO DE SUBSISTENCIA ............................................................................ 28 2. DESARROLLO DE LAS FUENTES NO CONVENCIONALES DE ENERGÍA RENOVABLE EN COLOMBIA ......................................................................................... 29 2.1 ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA EN COLOMBIA ........................................ 29 3. ABASTECIMIENTO DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN COLOMBIA .......................... 32 3.1 ZONAS CONECTADAS AL SISTEMA INTERCONECTADO NACIONAL ....... 32 3.2 ZONAS NO INTERCONECTADAS ........................................................................ 33 3.2.1 Marco regulatorio para su electrificación ............................................................ 35 3.2.2 Marco institucional .............................................................................................. 37 3.2.3 Normatividad para sistemas fotovoltaicos ........................................................... 38 5. ANTECEDENTES ........................................................................................................... 40 CAPÍTULO 3. METODOLOGÍA .................................................................................... 42 1. METODOLOGÍA DE TRABAJO ................................................................................... 43 6 CAPÍTULO 4. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO DE ELECTRIFICACIÓN - HATO COROZAL ............................................................................................................. 45 1. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO ................................................................................. 46 1.1 UBICACIÓN GEOGRÁFICA DE HATO COROZAL – CASANARE ................... 46 1.2 DESCRIPCIÓN DE LOS SISTEMAS FOTOVOLTAICOS INSTALADOS .......... 48 5.3 ANÁLISIS SOCIOECONÓMICO PREVIO A LA INSTALACIÓN DE LOS SISTEMAS ....................................................................................................................... 50 CAPÍTULO 5. RESULTADOS ........................................................................................ 54 1. ANÁLISIS DE IMPACTOS SOCIOECONÓMICOS DE LOS SISTEMAS FOTOVOLTAICOS ............................................................................................................. 55 2. FALLAS DE LOS SISTEMAS FOTOVOLTAICOS INSTALADOS ........................... 66 2.1 SISTEMA DE GENERACIÓN .................................................................................. 66 2.2 SISTEMA DE CONTROL E INVERSOR ................................................................ 68 2.3 SISTEMA DE ALMACENAMIENTO ..................................................................... 70 2.4 CABLEADO DE LA INSTALACIÓN ...................................................................... 71 3. CONSUMO ESTIMADO DE ENERGÍA ELÉCTRICA POR PARTE DE LA COMUNIDAD ..................................................................................................................... 73 4. CURVA DE CARGA REAL DE USUARIOS ................................................................ 78 5. SIMULACIÓN PARA LA OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA CON LA DEMANDA PROMEDIO DE ENERGÍA ESTIMADA. ......................................................................... 82 6. ESTRATEGIAS PARA INCREMENTAR EL IMPACTO DE LOS SISTEMAS FOTOVOLTAICOS EN ZONAS NO INTERCONECTADAS.......................................... 87 6.1.1 Proyectos productivos .......................................................................................... 88 6.1.2 Fondo de apoyo .................................................................................................... 89 6.1.3 Mercado ............................................................................................................... 89 6.1.4 Capacitación a la comunidad ............................................................................... 89 6.1.5 Pago de electricidad ............................................................................................. 89 6.1.6 Monitoreo al sistema fotovoltaico ....................................................................... 89 6.1.7 Evaluación de impacto ......................................................................................... 89 6.1.8 Planeación ambiental ........................................................................................... 90 CONCLUSIONES .............................................................................................................. 91 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................ 92 ANEXOS ............................................................................................................................. 96 ANEXO A - INFORME DE FALLAS .......................................................................... 96 ANEXO B - ENCUESTA DE IMPACTOS SOCIOECONÓMICOS Y ACCESO A LA ENERGÍA ELÉCTRICA ........................................................................................ 99 ANEXO C – CATÁLOGO DEL MEDIDOR INTELIGENTE LY-SM100 ........... 105PregradoThis work is focused on the analysis of the socioeconomic impacts and technical aspects of the stand-alone photovoltaic systems arranged in the municipality of Hato Corozal, Casanare, as an individual solution for generating electricity in a non-interconnected area of Colombia. A review of the rural energization project was carried out in order to identify the sizing methodology, that is, the estimation of the energy demanded by a typical user, the load curve of the same and the technical characteristics of the equipment that make up the photovoltaic system implemented; Likewise, a comparison was made of the socioeconomic status of the community before and after the arrival of the SFVs, where changes in life habits, replacement of energy used for their different activities, acquisition of electrical equipment, etc. were verified. Likewise, a failure report was developed, which was applied to the systems, where it resulted that the inverter is the component that has presented the most problems in its operation, therefore it is proposed to make a detailed analysis of the possible causes of failures of this equipment, since with an experimental study it could be known why its subcomponents fail. The current electricity consumption of the population was characterized in order to determine the capacity of the systems to respond to this energy demand, and an increase in user load was established due to the future acquisition of electrical appliances. This document highlights the importance of Homer Energy software for the simulation of future increases in energy demand, developing an example with which it is possible to show the methodology of its use. This work ends with the proposal of a sustainability model, made up of key aspects that prioritize both the technology implemented for the supply of energy, and the development of the community affected by access to energy.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaAnálisis de los aspectos técnicos e impactos socioeconómicos de sistemas de generación aislada, a partir de energía fotovoltaica en zonas no interconectadas de ColombiaAnalysis of the technical aspects and socio-economic impacts of isolated generation systems, based on photovoltaic energy in non-interconnected areas of ColombiaIngeniero en EnergíaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería en Energíainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPSolar energyPhotovoltaic energy systemsSolar energy industryEnergy engineeringInvestigationsNew technologiesPhotovoltaic systemsElectricity consumptionEnergía solarSistemas de energía fotovoltaicaIndustria de energía solarIngeniería en energíaInvestigacionesNuevas tecnologíasSistemas fotovoltaicosHato CorozalConsumo eléctricoSalazar Blanco, Samuel Said (2017). Análisis de los aspectos técnicos e impactos socioeconómicos de sistemas de generación aislada, a partir de energía fotovoltaica en zonas no interconectadas de Colombia. Bucaramanga (Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNABA. Cadena. (2012). Acciones y retos para energización de las ZNI en el país. Bogotá D.C.Alcaldía de Hato Corozal. (2017). Hato Corozal . Obtenido de Información general : http://www.hatocorozal-casanare.gov.co/informacion_general.shtmlAlcaldía de Hato Corozal. (2017). Mapas - Casanare. Obtenido de http://www.hatocorozal-casanare.gov.co/mapas_municipio.shtmlÁlvarez, C., & Serna, F. (2012). Normatividad sobre Energía Solar Térmica y Fotovoltaica. Medellín: CIDET, Unidad de Inteligencia Estratégica Tecnológica (uiet).Arias, A. (2017). Enfoque para proyectos de electrificación rural. Quito: OLADE. ENERLAC. Volumen I, Número 1 (6-23).Avella, R. (2014). 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