Propuesta y evaluación de una microrred para las Islas de Providencia y Santa Catalina, Colombia
Actualmente uno de los principales desafíos que se presenta a nivel global es garantizar un suministro energético sostenible desde el ámbito ambiental, social y económico, con el fin de mitigar los impactos de la industrialización y, de esta manera, brindar soluciones para la problemática del cambio...
- Autores:
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Pinto Calderón, María de los Ángeles
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2018
- Institución:
- Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
- Repositorio:
- Repositorio UNAB
- Idioma:
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- OAI Identifier:
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- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/20.500.12749/1500
- Palabra clave:
- Energy engineering
Power generation
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Investigations
Analysis
Industrialization
Emission of gases
Sustainability
Ingeniería en energía
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Actualmente uno de los principales desafíos que se presenta a nivel global es garantizar un suministro energético sostenible desde el ámbito ambiental, social y económico, con el fin de mitigar los impactos de la industrialización y, de esta manera, brindar soluciones para la problemática del cambio climático y reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). Dada la preocupación que ha surgido por parte de los países, se han realizado tratados internacionales como la Conferencia de las Partes de la Convención Marco del Cambio Climático -COP21- para evitar un aumento de más de 2°C en la temperatura global, donde Colombia estableció como compromiso reducir sus emisiones en un 20% a 2030 (Barrera, Gómez, & Suárez Castaño, 2015). Ahora bien, Colombia es un país donde la energía hidráulica tiene la mayor participación en la matriz energética del país, aproximadamente entre un 60 y 70% según informes de XM, seguida por el petróleo y sus derivados, lo cual no solo implica que hay riesgo en la confiabilidad del sistema eléctrico nacional durante periodos de sequía (como lo ocurrido entre 2014 y 2016 debido a la presencia del Fenómeno del Niño), sino que también se deben aumentar los esfuerzos para lograr su objetivo en la reducción de emisiones, aplicando medidas enfocadas en la eficiencia energética y el uso de fuentes no convencionales de energía renovable (FNCER). Dentro de este contexto, cobra gran importancia la diversificación de la matriz energética y una transición del esquema de generación convencional de manera centralizada hacia una generación distribuida (GD), como lo permiten las denominadas microrredes o microgrids. En las últimas décadas, estas han surgido a nivel mundial como una solución a los retos ambientales, al agotamiento de combustibles fósiles y mejora en la calidad y eficiencia de las redes eléctricas. |
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Muñoz Maldonado, Yecid Alfonsod4c5b1f0-b1ac-4bd0-9962-98368b612214-1Pinto Calderón, María de los Ángelesd82b94a9-677e-4367-9df1-920ef132992b-1Muñoz Maldonado, Yecid Alfonso [0001478388]Muñoz Maldonado, Yecid Alfonso [Flz965cAAAAJ]Muñoz Maldonado, Yecid Alfonso [0000-0002-5151-1068]Grupo de Investigación Recursos, Energía, Sostenibilidad - GIRESGrupo de Investigaciones ClínicasSan Andrés y Providencia (Colombia)Bucaramanga (Colombia)UNAB Campus Bucaramanga2020-06-26T19:39:17Z2020-06-26T19:39:17Z2018http://hdl.handle.net/20.500.12749/1500instname:Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABreponame:Repositorio Institucional UNABActualmente uno de los principales desafíos que se presenta a nivel global es garantizar un suministro energético sostenible desde el ámbito ambiental, social y económico, con el fin de mitigar los impactos de la industrialización y, de esta manera, brindar soluciones para la problemática del cambio climático y reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). Dada la preocupación que ha surgido por parte de los países, se han realizado tratados internacionales como la Conferencia de las Partes de la Convención Marco del Cambio Climático -COP21- para evitar un aumento de más de 2°C en la temperatura global, donde Colombia estableció como compromiso reducir sus emisiones en un 20% a 2030 (Barrera, Gómez, & Suárez Castaño, 2015). Ahora bien, Colombia es un país donde la energía hidráulica tiene la mayor participación en la matriz energética del país, aproximadamente entre un 60 y 70% según informes de XM, seguida por el petróleo y sus derivados, lo cual no solo implica que hay riesgo en la confiabilidad del sistema eléctrico nacional durante periodos de sequía (como lo ocurrido entre 2014 y 2016 debido a la presencia del Fenómeno del Niño), sino que también se deben aumentar los esfuerzos para lograr su objetivo en la reducción de emisiones, aplicando medidas enfocadas en la eficiencia energética y el uso de fuentes no convencionales de energía renovable (FNCER). Dentro de este contexto, cobra gran importancia la diversificación de la matriz energética y una transición del esquema de generación convencional de manera centralizada hacia una generación distribuida (GD), como lo permiten las denominadas microrredes o microgrids. En las últimas décadas, estas han surgido a nivel mundial como una solución a los retos ambientales, al agotamiento de combustibles fósiles y mejora en la calidad y eficiencia de las redes eléctricas.CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN 1 1.1 Justificación 2 1.2 Objetivos 3 1.2.1 Objetivo general 3 1.2.2 Objetivos específicos 3 CAPÍTULO 2 MARCO TEÓRICO 4 2.1 Gestión de la demanda 4 2.1.1 Clasificación medidas de gestión de la demanda 5 2.2 Generación distribuida 7 2.2.1 Beneficios de la generación distribuida 8 2.3 Microrredes 9 2.3.1 Componentes principales que conforman una microrred 10 2.3.2 Beneficios y desafíos de las microrredes 11 CAPÍTULO 3 ESTADO DEL ARTE 13 CAPÍTULO 4 INFORMACIÓN DE LA ZNI DE ESTUDIO 19 4.1 Economía 20 4.2 Clima 20 4.3 Población 20 4.4 Servicio de energía eléctrica 21 4.4.4 Combustible: diésel marino 24 4.6 Apoyo económico 26 CAPÍTULO 5 CARACTERIZACIÓN Y GESTIÓN DE LA DEMANDA 27 5.1 Caracterización de la demanda 27 5.1.1 Estructura del consumidor 28 5.2 Gestión de la demanda 34 5.2.1 Medidas de URE 35 5.2.2 Demanda desplazable 37 CAPÍTULO 6 CARACTERIZACIÓN DE LOS RECURSOS RENOVABLES 39 6.1 Energía solar fotovoltaica 40 6.1.1 Generalidades 40 6.1.2 Análisis del potencial solar en Providencia 43 6.2 Energía eólica 44 6.2.1 Generalidades 44 6.2.2 Análisis del potencial eólico de Providencia 48 6.3 Residuos sólidos 55 6.4 Energías oceánicas 55 6.6 Recursos hídricos 57 CAPÍTULO 7 SELECCIÓN DE LOS ELEMENTOS DE LA MICRORRED 58 7.1 Selección del panel fotovoltaico 59 7.2 Selección del inversor 61 7.3 Selección de las baterías 61 7.4 Selección del aerogenerador 64 7.5 Costos de los elementos 67 CAPÍTULO 8 DETERMINACIÓN DE ESCENARIOS DE MIX ENERGÉTICO MEDIANTE HOMER 70 8.1 Escenario base 71 8.1.1 Costos totales del sistema 72 8.1.2 Generadores diésel 72 8.1.3 Emisiones 73 8.2 Escenario A: Generador Cummins, Panel FV, Inversor y Batería 75 8.2.1 Costos totales del sistema 77 8.2.2 Generador diésel Cummins 77 8.2.3 Panel fotovoltaico 78 8.2.4 Inversor 79 8.2.5 Baterías plomo ácido 79 8.2.6 Emisiones 79 8.3 Escenario B: Generador Cummins, Panel FV, Inversor, Batería y Aeolos-H 80 8.3.1 Costos del sistema 82 8.3.2 Generador diésel Cummins 82 8.3.3 Panel fotovoltaico 83 8.3.4 Inversor 84 8.3.5 Batería plomo ácido 84 8.3.5 Aerogenerador Aeolos-H 84 8.3.6 Emisiones 85 8.4 Resumen escenarios 86 CAPÍTULO 9 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 87 REFERENCIAS 90 ANEXOS 98 Anexo A. Irradiación global horizontal medio diario anual 99 Anexo B. Datos estación meteorológica El Embrujo 100 Anexo C. Velocidad promedio del viento a 10 metros de altura 106 Anexo D. Densidad de energía eólica a 20 metros de altura 107 Anexo E. Demanda horaria mensual y anual de Providencia sin URE 108 Anexo F. Demanda horaria mensual y anual de Providencia con URE 109 Anexo G. Hoteles providencia 110PregradoCurrently one of the main challenges that arises at a global level is to guarantee a sustainable energy supply from the environmental, social and economic sphere, in order to mitigate the impacts of industrialization and, in this way, provide solutions to the problem of change climate and reduction of greenhouse gas (GHG) emissions. Given the concern that has arisen on the part of the countries, international treaties have been made, such as the Conference of the Parties to the Framework Convention on Climate Change. -COP21- to avoid an increase of more than 2 ° C in global temperature, where Colombia established a commitment to reduce its emissions by 20% by 2030 (Barrera, Gómez, & Suárez Castaño, 2015). Now, Colombia is a country where hydraulic energy has the highest participation in the country's energy matrix, approximately between 60 and 70% according to XM reports, followed by oil and its derivatives, which not only implies that there is risk in the reliability of the national electricity system during periods of drought (such as what happened between 2014 and 2016 due to the presence of the El Niño Phenomenon), but also efforts should be increased to achieve its objective of reducing emissions, applying focused measures in energy efficiency and the use of non-conventional sources of renewable energy (FNCER). Within this context, the diversification of the energy matrix and a transition from the conventional generation scheme in a centralized manner towards a distributed generation (DG), as allowed by the so-called microgrids or microgrids, is of great importance. In recent decades, these have emerged worldwide as a solution to environmental challenges, the depletion of fossil fuels and improvement in the quality and efficiency of electrical networks.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 ColombiaPropuesta y evaluación de una microrred para las Islas de Providencia y Santa Catalina, ColombiaProposal and evaluation of a microgrid for the Providencia and Santa Catalina Islands, 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/TPEnergy engineeringPower generationPower consumptionEnergy resourcesRenewable energy resourcesInvestigationsAnalysisIndustrializationEmission of gasesSustainabilityIngeniería en energíaGeneración de energíaConsumo de energíaRecursos energéticosRecursos energéticos renovablesInvestigacionesAnálisisIndustrializaciónEmisión de gasesSostenibilidadPinto Calderón, María de los Ángeles (2018). Propuesta y evaluación de una microrred para las Islas de Providencia y Santa Catalina, Colombia. Bucaramanga (Santander, Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNABActivos e inventarios Ltda. Rodrigo Echeverri. (2012). Avalúo de maquinaria y equipo.Aeolos Wind Energy Ltd. (n.d.-a). Aeolos Horizontal Axis Wind Turbine - 5kW. Retrieved from http://www.windturbinestar.com/uploads/pdf/5kw-Aeolos specification.pdfAeolos Wind Energy Ltd. (n.d.-b). Brochure Aeolos-H 5kW. Retrieved from http://www.windradexperte.at/upload/1129943_aeolos-h_5kw_brochure.pdfAragón, D., & Castiblanco, J. (2016). Estudio de simulación de un sistema de gestión de energía para una micro-red (Caso estudio: Isla de Providencia - Colombia). Universidad de La Salle. Retrieved from http://repository.lasalle.edu.co/handle/10185/18963Arango Lemoine, C. (2014). Estudio de las redes inteligentes enmarcadas en el concepto de las micro-redes. Universidad Nacional de Colombia. 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