Clusterización de zonas no interconectadas de Colombia orientada al uso de la gasificación de biomasa como fuente energética

La prestación del servicio de energía eléctrica para las zonas no interconectadas de Colombia se caracteriza por ser precario en temas de calidad y confiabilidad. Por lo cual, a lo largo del tiempo se han ido planteando diversas soluciones energéticas con el fin de mejorar las condiciones del servic...

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Autores:: Mojica Cruz, Nicolas Alberto
Méndez Calderón, Yilber Manuel

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	La prestación del servicio de energía eléctrica para las zonas no interconectadas de Colombia se caracteriza por ser precario en temas de calidad y confiabilidad. Por lo cual, a lo largo del tiempo se han ido planteando diversas soluciones energéticas con el fin de mejorar las condiciones del servicio. Sin embargo, el tipo de solución más común es la energía solar, sin ahondar en otros tipos de generación, en este estudio se orienta a la gasificación de biomasa debido a que la biomasa en el país representa alrededor del 17 por ciento de las fuentes disponibles para producir energía. Para poder determinar la viabilidad de implementar la gasificación fue necesario realizar una reducción de características basada en la metodología de Análisis de Componentes Principales, de la cual, con solo 3 componentes se logra abarcar un 91.03% de la varianza de los datos, con estas se emplea el algoritmo de clusterización kmedoids. Al graficar los resultados de la clusterización se logra observar una conformación de grupos (k=5) claramente diferenciados. A partir de los grupos se definieron 5 tipologías de ZNI referentes a sus características de generación y se calcularon indicadores compuestos que expresan si en una zona es o no viable la implementación del sistema de gasificación como solución energética.
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Sin embargo, el tipo de solución más común es la energía solar, sin ahondar en otros tipos de generación, en este estudio se orienta a la gasificación de biomasa debido a que la biomasa en el país representa alrededor del 17 por ciento de las fuentes disponibles para producir energía. Para poder determinar la viabilidad de implementar la gasificación fue necesario realizar una reducción de características basada en la metodología de Análisis de Componentes Principales, de la cual, con solo 3 componentes se logra abarcar un 91.03% de la varianza de los datos, con estas se emplea el algoritmo de clusterización kmedoids. Al graficar los resultados de la clusterización se logra observar una conformación de grupos (k=5) claramente diferenciados. A partir de los grupos se definieron 5 tipologías de ZNI referentes a sus características de generación y se calcularon indicadores compuestos que expresan si en una zona es o no viable la implementación del sistema de gasificación como solución energética.INTRODUCCIÓN 1 1. MARCO TEORICO 4 1.1. CONTEXTO ZNI 4 1.2. PCA 5 1.3. CLUSTERING 6 1.4. POTENCIALES ENERGETICOS DE BIOMASA 8 1.5. DATA WRANGLING 9 1.6. METRICAS DE DISTANCIA 10 2. RECOLECCION Y TRATAMIENTO DE DATOS 12 2.1. FUENTES DE INFORMACIÓN 12 2.2. VARIABLES DE LA BASE DE DATOS 13 2.3. TRATAMIENTO DE LA BASE DE DATOS 15 2.4. BASES DE DATOS OBTENIDAS 18 2.5. COMPORTAMIENTO DE LAS ZONAS DURANTE 2019-2020 19 2.6. REPRESENTATIVIDAD DE LA MUESTRA 22 2.7. BASE DE DATOS DE BIOMASA 22 3. PCA 24 4. CLUSTERING 31 4.1. PARAMETROS DEL CLUSTER 31 4.2. CRITERIOS DE SELECCIÓN DE LOS PARAMETROS DE ENTRADA A LA FUNCIÓN KMEDOIDS 32 4.2.1. Número óptimo de clústeres y selección de la métrica de distancia 32 4.3. FUNCIÓN EVALCLUSTERS 33 4.4. PRESENCIA DE OUTLIERS 36 5. POTENCIAL ENERGÉTICO DE BIOMASA 39 5.1. PRONOSTICO PARA 2020 41 5.2. ASIGNACIÓN DE POTENCIAL ENERGETICO BRUTO PARA CADA ZONA 43 5.3. POTENCIAL TECNICO Y MARGENES DE BIOMASA 43 6. ANALISIS DE RESULTADOS 47 6.1. TIPOLOGIAS DE LAS CARACTERISTICAS DE LAS ZNI 47 6.2. CALCULO DE INDICADORES INDIVIDUALES 52 6.3. CALCULO DE INDICADORES COMPUESTOS 53 6.4. INTERPRETACIÓN DEL INDICADOR COMPUESTO PARA EVALUAR LA FACTIBILIDAD DEL SISTEMA DE GASIFICACIÓN DE BIOMASA 56 6.5. ANALISIS DE SENSIBILIDAD 63 6.6. FACTOR DE CORRECCIÓN DEL INDICADOR COMPUESTO 64 CONCLUSIONES 69 RECOMENDACIONES 71 BIBLIOGRAFIA 72PregradoThe provision of electric power service for non-interconnected areas of Colombia is characterized by being precarious in terms of quality and reliability. Therefore, over time, various energy solutions have been proposed in order to improve service conditions. However, the most common type of solution is solar energy, without delving into other types of generation, in this study it is oriented to the gasification of biomass because biomass in the country represents around 17 percent of the available sources to produce energy. In order to determine the viability of implementing gasification, it was necessary to carry out a reduction of characteristics based on the Principal Component Analysis methodology, of which, with only 3 components it is possible to cover 91.03% of the variance of the data. employs the kmedoids clustering algorithm. When graphing the results of the clustering, it is possible to observe a formation of clearly differentiated groups (k = 5). From the groups, 5 types of ZNI were defined referring to their generation characteristics and composite indicators were calculated that express whether or not the implementation of the gasification system as an energy solution is feasible in an area.application/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiahttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Clusterización de zonas no interconectadas de Colombia orientada al uso de la gasificación de biomasa como fuente energéticaClusterization of non-interconnected areas of Colombia oriented to the use of biomass gasification as an energy sourceIngeniero 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 innovationsEnergyBiomass gasificationClusteringComposite indicatorsCluster analysisCorrelationBiomassPower supplyIngeniería en energíaInnovaciones tecnológicasEnergíaAnálisis clústerCorrelaciónBiomasaAbastecimiento de energíaZNIGasificación de biomasaClusterizaciónPCAKmedoidsIndicadores compuestosBello Vasquez, D., & Caicedo Medina, L. 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Clusterización de zonas no interconectadas de Colombia orientada al uso de la gasificación de biomasa como fuente energética

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