Aprovechamiento de un sistema híbrido biogás – solar en la zona del relleno sanitario “El Carrasco” para la generación de energía eléctrica

El concepto de Generación Alternativa (GA) ha surgido en los últimos años debido a la evolución significativa que ha tenido el sistema eléctrico, el cual ha mostrado interés por este tipo de infraestructura debido a diversos factores como: la liberación del sector eléctrico, la creciente demanda ene...

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Autores:: Pérez Aceros, Deissy Johanna
Rodríguez Parada, Paola Juliana

Tipo de recurso:: Trabajo de grado de pregrado

Fecha de publicación:: 2021

Institución:: Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB

Repositorio:: Repositorio UNAB

Idioma:: spa

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description	El concepto de Generación Alternativa (GA) ha surgido en los últimos años debido a la evolución significativa que ha tenido el sistema eléctrico, el cual ha mostrado interés por este tipo de infraestructura debido a diversos factores como: la liberación del sector eléctrico, la creciente demanda energética, el agotamiento de las fuentes convencionales de energía, la incursión de las microrredes y la generación con base en energías renovables, entre otros. En este contexto uno de los mayores sino el más grande consumidor de energía de un país en desarrollo es el sector industrial, el cual se proyecta como el que más horas diarias de energía consume y el que más desechos produce por MW consumido. Por su parte el sector eléctrico pasa a ser una palanca fundamental para el desarrollo futuro de las ciudades y de la industria, por cuanto es el llamado para proponer la correcta distribución y aprovechamiento de residuos industriales y espacios factibles para generación de energía eléctrica a partir de las fuentes renovables. En el caso particular de este proyecto se hará énfasis en el potencial energético que representa el relleno sanitario de “EL CARRASCO”, el cual produce residuos que pueden ser aprovechados para la generación de energía, basados en los datos de cantidad de residuos que ingresan (tonelada de basura o desechos) y su composición para analizar su capacidad eléctrica a partir del biogás. También se analizará y estimará el potencial de generación que ofrecen los sistemas fotovoltaicos para el aprovechamiento de la energía solar, permitiendo presentar una oportunidad de implementación de generación alternativa en un sector específico de Bucaramanga. Para finalizar se realizará un análisis financiero para la implementación de estos procesos de energías renovables, en una ciudad como Bucaramanga para una población objetivo limitada para la finalidad de este proyecto.
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En este contexto uno de los mayores sino el más grande consumidor de energía de un país en desarrollo es el sector industrial, el cual se proyecta como el que más horas diarias de energía consume y el que más desechos produce por MW consumido. Por su parte el sector eléctrico pasa a ser una palanca fundamental para el desarrollo futuro de las ciudades y de la industria, por cuanto es el llamado para proponer la correcta distribución y aprovechamiento de residuos industriales y espacios factibles para generación de energía eléctrica a partir de las fuentes renovables. En el caso particular de este proyecto se hará énfasis en el potencial energético que representa el relleno sanitario de “EL CARRASCO”, el cual produce residuos que pueden ser aprovechados para la generación de energía, basados en los datos de cantidad de residuos que ingresan (tonelada de basura o desechos) y su composición para analizar su capacidad eléctrica a partir del biogás. También se analizará y estimará el potencial de generación que ofrecen los sistemas fotovoltaicos para el aprovechamiento de la energía solar, permitiendo presentar una oportunidad de implementación de generación alternativa en un sector específico de Bucaramanga. Para finalizar se realizará un análisis financiero para la implementación de estos procesos de energías renovables, en una ciudad como Bucaramanga para una población objetivo limitada para la finalidad de este proyecto.RESUMEN ............................................................................................................. 16 ABSTRACT ........................................................................................................... 17 1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 18 2. OBJETIVOS ................................................................................................... 20 2.1 OBJETIVO GENERAL ............................................................................ 20 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................... 20 3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ........................................................... 21 3.1 COLOMBIA Y SU EXTREMA DEPENDENCIA DE LA ENERGÍA HIDRÁULICA .............................................................................................. 21 3.2 TERMOELÉCTRICAS UNA SEGUNDA OPCIÓN ALTAMENTE CONTAMINANTE ....................................................................................... 22 4. MARCO REFERENCIAL ................................................................................ 23 4.1 ANTECEDENTES ........................................................................................ 23 4.1.1 RELLENO SANITARIO LA ESMERALDA DE MANIZALES .......... 24 4.1.2 PROYECTO DE APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO DE BIOGÁS DEL RELLENO SANITARIO DOÑA JUANA EN BOGOTÁ D.C ..... 24 4.2 ESTADO DEL ARTE ............................................................................... 25 4.2.1 ARTÍCULOS..................................................................................... 25 4.2.2 LIBROS ............................................................................................ 26 4.2.3 TESIS ............................................................................................... 26 5. MARCO TEÓRICO ......................................................................................... 29 5.1 RELLENO SANITARIO ........................................................................... 29 5.2 RESIDUOS SÓLIDOS EN COLOMBIA .................................................. 29 5.3 GESTIÓN DE RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS ................................... 29 5.4 ASPECTOS GENERALES Y DEFINICIONES ........................................ 30 5.4.1 BIOMASA ........................................................................................ 30 5.4.2 BIODIGESTORES ............................................................................ 33 5.4.3 RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS ................................................... 34 5.4.4 SISTEMA DE EXTRACCIÓN DEL BIOGAS .................................... 35 5.4.5 PROCESOS PARA EL APROVECHAMIENTO DE RESIDUOS ..... 36 5.4.6 SELECCIÓN DE TECNOLOGÍAS DE APROVECHAMIENTO ........ 38 5.4.7 CICLO RANKINE ............................................................................. 38 5.5 ENERGÍA SOLAR ................................................................................... 39 5.5.1 PANEL SOLAR - MÓDULO FOTOVOLTAICO ............................... 40 5.5.2 SISTEMA DE ALMACENAMIENTO/BATERÍAS ............................. 40 5.5.3 REGULADOR DE CARGA .............................................................. 40 5.5.4 INVERSOR ....................................................................................... 40 5.5.5 CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DE LOS PANELES FOTOVOLTAICOS. .......................................................................... 41 6. METODOLOGÍA ............................................................................................. 43 7. EL CASO DEL RELLENO SANITARIO EL CARRASCO EN BUCARAMANGA SANTANDER ..................................................................................................... 44 7.1 LOCALIZACION ..................................................................................... 44 7.2 SITUACIÓN ACTUAL DEL CARRASCO ............................................... 44 7.3 DISTRIBUCION DE LAS ZONAS DE DISPOCISION FINAL DE RESIDUOS EN EL CARRASCO .................................................................................... 45 7.4 PROBLEMÁTICAS AMBIENTALES DEL RELLENO SANITARIO EL CARRASCO ................................................................................................ 46 7.5 INFORMACION TECNICA DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS QUE INGRESAN EN EL RELLENO SANITARIO EL CARRASCO ........................................ 46 7.5.1 PRODUCCION PER CAPITA .......................................................... 47 7.5.2 CARACTERIZACION DE RESIDUOS ............................................. 47 7.5.3 COMPOSICIÓN QUÍMICA ............................................................... 49 7.5.4 POTENCIAL DE RECUPERACIÓN DE BIOGÁS ............................ 49 7.5.5 METEOROLOGÍA DE LA ZONA ..................................................... 50 7.5.6 SITUACIÓN SOCIOECONÓMICA ................................................... 50 8. ANÁLISIS DE LOS MODELOS DE BIOGÁS ................................................. 52 8.1 IPCC ........................................................................................................ 52 8.2 SWANA ................................................................................................... 52 8.3 LandGem (MODELO COLOMBIANO) ................................................... 53 8.4 MODELO MEXICANO ............................................................................. 53 8.5 MODELO ECUATORIANO ..................................................................... 54 9. GENERACIÓN ELÉCTRICA A PARTIR DE BIOGAS ................................... 55 9.1 PRODUCCIÓN DE METANO EN EL RELLENO SANITARIO EL CARRASCO ................................................................................................ 55 9.2 SELECCIÓN DE EQUIPAMIENTO PARA LA GENERACIÓN DE BIOGAS ................................................................................................................ 63 9.3 CAPACIDAD DE GENERACIÓN ENERGÉTICA.................................... 66 10. GENERACIÓN DE ENERGÍA FOTOVOLTAICA ....................................... 70 10.1 DISEÑO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO ............................................ 73 11. ANÁLISIS FINANCIERO ................................................................................. 84 CONCLUSIONES .................................................................................................. 91 RECOMENDACIONES .......................................................................................... 94 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................... 130PregradoThe concept of Alternative Generation (AG) has emerged in recent years due to the significant evolution that the electricity system has had, which has shown interest in this type of infrastructure due to various factors such as: the release of the electricity sector, the growing energy demand, the depletion of conventional energy sources, the incursion of microgrids and generation based on renewable energies, among others. In this context, one of the largest if not the largest consumer of energy in a developing country is the industrial sector, which is projected as the one that consumes the most hours of energy per day and the one that produces the most waste per MW consumed. For its part, the electricity sector becomes a fundamental lever for the future development of cities and industry, as it is the call to propose the correct distribution and use of industrial waste and feasible spaces for the generation of electricity from renewable sources. In the particular case of this project, emphasis will be placed on the energy potential represented by the “EL CARRASCO” sanitary landfill, which produces waste that can be used for energy generation, based on data on the amount of waste that enters ( ton of garbage or waste) and its composition to analyze its electrical capacity from biogas. The generation potential offered by photovoltaic systems for the use of solar energy will also be analyzed and estimated, allowing to present an opportunity to implement alternative generation in a specific sector of Bucaramanga. Finally, a financial analysis will be carried out for the implementation of these renewable energy processes, in a city like Bucaramanga for a limited target population for the purpose of this project.application/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 ColombiaAprovechamiento de un sistema híbrido biogás – solar en la zona del relleno sanitario “El Carrasco” para la generación de energía eléctricaUse of a hybrid biogas-solar system in the area of the “El Carrasco” landfill for the generation of electricityIngeniero en EnergíaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABPregrado Ingeniería en Energíainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPEnergy engineeringTechnological innovationsEnergyBiogásSolid urban wasteLandfillBiomass energyWaste treatmentWaste managementIngeniería en energíaInnovaciones tecnológicasEnergíaEnergía biomasaTratamiento de residuosAprovechamiento de residuosBiogásResiduos sólidos urbanosRelleno sanitario[1] G. 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Aprovechamiento de un sistema híbrido biogás – solar en la zona del relleno sanitario “El Carrasco” para la generación de energía eléctrica

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