Diseño y apoyo en la evaluación de un sistema de generación fotovoltaica para la alcaldía de Bucaramanga

El presente proyecto propone un estudio, el cual ayude en el proceso de implementación de un sistema fotovoltaico para las instalaciones de la Alcaldía de Bucaramanga, esto con el fin de realizar cambios y mejoras que contribuyan con las políticas del plan de desarrollo “Bucaramanga, ciudad de oport...

Full description

Autores:
Duarte Suarez, Iván Andrés
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2022
Institución:
Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
Repositorio:
Repositorio UNAB
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/18917
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/20.500.12749/18917
Palabra clave:
Energy engineering
Technological innovations
Energy
Development plan
Municipal administration
Environmental
Innovation
Photovoltaic solar energy
Energy saving
Energy economy
Ingeniería en energía
Innovaciones tecnológicas
Energía
Energía solar fotovoltaica
Ahorro de energía
Economía de la energía
Plan de desarrollo
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Medioambiental
Innovación
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description El presente proyecto propone un estudio, el cual ayude en el proceso de implementación de un sistema fotovoltaico para las instalaciones de la Alcaldía de Bucaramanga, esto con el fin de realizar cambios y mejoras que contribuyan con las políticas del plan de desarrollo “Bucaramanga, ciudad de oportunidades” 2020- 2023, el cual tiene como meta adecuar las locaciones de la Administración Municipal en términos de amplitud de espacios, infraestructura tecnológica y normativas medioambientales, mediante la remodelación de la planta física e incorporación de herramientas de innovación de cuarta revolución tecnológica y tecnologías limpias, que garanticen las condiciones necesarias para el desempeño de los funcionarios y la atención de la ciudadanía. Este proyecto es desarrollado por interés de la Alcaldía de Bucaramanga en compañía de la Subsecretaría Administrativa de Bienes y Servicios. Se formulansoluciones acordes a la demanda energética, maximizando el uso de los recursos disponibles en cada zona con el fin de maximizar el ahorro energético de fuentes convencionales. El diseño se realiza empleando la metodología estipulada en la normativa colombiana. Los elementos que componen el sistema que no son seleccionados mediante normativas se seleccionan utilizando criterios de evaluación para así obtener la conformación optima del sistema. Mediante el uso del software Pvsyst, se simuló el comportamiento real del escenario propuesto (autoconsumo) y así se estimó la producción de energía. También se propone apoyar en la elaboración del requerimiento y análisis comparativo de las diferentes propuestas de sistemas fotovoltaicos, con el fin de dar un concepto técnico. En base a la estimación del potencial actual del recurso solar para Bucaramanga, con un valor de 5.17 HSP como promedio anual, se desarrolló el diseño de los sistemas fotovoltaicos en base a los recursos disponibles, tanto físicos como económicos. Con la ejecución del proyecto de los edificios fase 1 y fase 2 de la Alcaldía de Bucaramanga se logrará reducir su consumo energético anual en un 14,28% y 11,78% respectivamente. También se entrega como resultado un aporte técnico para el desarrollo del requerimiento, un presupuesto consolidado para cada sistema y se brinda apoyo en la selección de propuestas en la etapa de licitación. Para el edificio fase uno se seleccionó el proyecto con un presupuesto de $399.377.815 y para el edificio fase 2 $214.597.690. De acuerdo con los costos necesarios para la implementación del proyecto se realizó la evaluación financiera de los sistemas con el fin de obtener el retorno de la inversión y viabilidad económica. Teniendo en cuenta que la Alcaldía de Bucaramanga es una entidad gubernamental especial a la que no le aplican los beneficios fiscales de la Ley 1715 de 2014, se obtuvo como resultado que el retorno de la inversión para ambos sistemas es de 14 años, demostrando la viabilidad de cada proyecto y el retorno de la inversión durante la vida útil de los sistemas. El proyecto fue aceptado adjudicado y actualmente se encuentra en fase de implementación.
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Este proyecto es desarrollado por interés de la Alcaldía de Bucaramanga en compañía de la Subsecretaría Administrativa de Bienes y Servicios. Se formulansoluciones acordes a la demanda energética, maximizando el uso de los recursos disponibles en cada zona con el fin de maximizar el ahorro energético de fuentes convencionales. El diseño se realiza empleando la metodología estipulada en la normativa colombiana. Los elementos que componen el sistema que no son seleccionados mediante normativas se seleccionan utilizando criterios de evaluación para así obtener la conformación optima del sistema. Mediante el uso del software Pvsyst, se simuló el comportamiento real del escenario propuesto (autoconsumo) y así se estimó la producción de energía. También se propone apoyar en la elaboración del requerimiento y análisis comparativo de las diferentes propuestas de sistemas fotovoltaicos, con el fin de dar un concepto técnico. En base a la estimación del potencial actual del recurso solar para Bucaramanga, con un valor de 5.17 HSP como promedio anual, se desarrolló el diseño de los sistemas fotovoltaicos en base a los recursos disponibles, tanto físicos como económicos. Con la ejecución del proyecto de los edificios fase 1 y fase 2 de la Alcaldía de Bucaramanga se logrará reducir su consumo energético anual en un 14,28% y 11,78% respectivamente. También se entrega como resultado un aporte técnico para el desarrollo del requerimiento, un presupuesto consolidado para cada sistema y se brinda apoyo en la selección de propuestas en la etapa de licitación. Para el edificio fase uno se seleccionó el proyecto con un presupuesto de $399.377.815 y para el edificio fase 2 $214.597.690. De acuerdo con los costos necesarios para la implementación del proyecto se realizó la evaluación financiera de los sistemas con el fin de obtener el retorno de la inversión y viabilidad económica. Teniendo en cuenta que la Alcaldía de Bucaramanga es una entidad gubernamental especial a la que no le aplican los beneficios fiscales de la Ley 1715 de 2014, se obtuvo como resultado que el retorno de la inversión para ambos sistemas es de 14 años, demostrando la viabilidad de cada proyecto y el retorno de la inversión durante la vida útil de los sistemas. El proyecto fue aceptado adjudicado y actualmente se encuentra en fase de implementación.1. INTRODUCCION ......................................................................................................... 16 1.1 OBJETIVOS ................................................................................................. 17 1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .......................................................... 17 1.3 METODOLOGIA ........................................................................................... 19 1.3.1 FASE 1 .................................................................................................. 19 1.3.2 FASE 2 .................................................................................................. 20 1.3.3 FASE 3 .................................................................................................. 22 2. MARCO REFERENCIAL ............................................................................................. 23 2.1 MARCO DE ANTECEDENTES .................................................................... 23 2.2 MARCO CONCEPTUAL. .............................................................................. 26 2.2.1 Irradiancia. ............................................................................................. 26 2.2.2 Módulo Fotovoltaico ........................................................................... 26 2.3.3 Angulo de incidencia: ......................................................................... 28 2.3.4 Ángulo de Inclinación β ...................................................................... 29 2.3.5 Horas Sol Pico (HSP) ......................................................................... 29 2.3.6 Separación entre Paneles .................................................................. 30 2.3.7 Coeficiente de Rendimiento (PR) ....................................................... 30 2.3.2 Sistemas Fotovoltaicos Conectados a Red ........................................ 31 2.4 MARCO LEGAL ........................................................................................... 32 2.4.1 LEY 1715 DE 2014. ............................................................................... 33 2.4.2 Resolución UPME 703 de 2018 ............................................................. 33 2.4.3 RETIEE Reglamento de instalaciones eléctricas ................................... 33 2.4.4 Acuerdo CNO 1258 DE 2019 ................................................................. 34 2.4.5 Resolución CREG 030 de 2018 ............................................................. 34 2.4.6 Norma de conexión de auto generadores a los sistemas de distribución de energía del grupo EPM. ............................................................................. 35 3. METODOLOGIA DE DIMENSIONAMIENTO DE SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO A RED ...................................................................................................... 37 3.1 ESTIMACIÓN DEL CONSUMO DE ENERGÍA ............................................ 37 3.2 SISTEMA DE GENERACIÓN FOTOVOLTAICO .......................................... 38 3.3 SISTEMA DE ADAPTACIÓN DE CORRIENTE ........................................... 38 3.4 DIMENSIONAMIENTO DE CONDUCTORES. ............................................. 42 3.5 CABLES DE CONEXIÓN ............................................................................. 43 3.6 SELECCIÓN DE PROTECCIONES ............................................................. 43 3.7 CANALIZACIONES ...................................................................................... 43 3.8 SISTEMA PUESTA A TIERRA ..................................................................... 44 3.9 TONELADAS DE CO2 EVITADAS. .............................................................. 45 3.10 ANALISIS ECONOMICO ............................................................................ 45 4. DESARROLLO DE LA PROPUESTA .......................................................................... 47 4.1 FASE 1 ......................................................................................................... 47 4.1.1 Planificación del proyecto ...................................................................... 47 4.1.2 Estudio de recursos disponibles. ........................................................... 47 4.1.3 Análisis de demanda Energética ........................................................... 50 4.2 FASE 2 ......................................................................................................... 56 4.2.1 Diseño eléctrico en base a la normatividad vigente. .............................. 56 4.2.2 Apoyo en la creación del requerimiento. ................................................ 76 4.2.3 Apoyo en la etapa de observaciones técnicas. ...................................... 78 4.3 FASE 3 ......................................................................................................... 78 4.3.1 Análisis económico. ............................................................................... 78 4.3.2 Apoyo en el análisis y evaluación técnico de las propuestas recibidas . 83 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................... 87 5.1 CONCLUSIONES ......................................................................................... 87 5.2 RECOMENDACIONES ................................................................................ 88 6. BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................ 89 7. ANEXOS ...................................................................................................................... 93PregradoThe current project proposes a study, which is intended to help with the implementation of a photovoltaic system for the Bucaramanga Town Hall installations, with the purpose of doing changes and upgrades that will contribute with the policies of the Development Plan of the city of Bucaramanga “Bucaramanga, ciudad de oportunidades” 2020-2023, which it’s purpose is to adapt the locations of he local town hall in regards of breadth of spaces, infrastructure, technology, environmental laws, through remodeling the building and the inclusion of innovationtools from the fourth technological revolution and clean technologies to guarantee the necessary conditions for the performance of employees and comfortable attention of citizens. This project is developed by the special interest of “Alcaldía de Bucaramanga” in company with the “Subsecretaría Administrativa de Bienes y Servicios”. Solutions are elaborated according to the energetic demand, maximizing the use of available resources in each area with the intention of maximizing the energetic saving from conventional sources. The design it’s done using the methodology stipulated in the Colombian laws. The parts involved in the system which are no selected through laws are selected by using test criteria to obtain the optimal system conformation. This study it's done where economics and physical resources are optimized. Through the usage of Pvsyst software, the real-life behavior of the proposed scenario (self-consumption) was simulated and thus the energy production was estimated. It is also proposed to support in the elaboration of the requirement and comparative analysis of the different proposals for photovoltaic systems, in order to give a technical concept. Starting with the estimation of the possible sun energy in Bucaramanga, around 5.17 PSH as an annual average, it was developed the design of the photovoltaic systems according to the available sources such as economy and physical. With the implementation of the project for the phase 1 and phase 2 buildings from Bucaramanga’s Town Hall, energetic consumption will be reduced between 14.28% and 11.78%, respectively, delivering as a result a technical input for the development of the requirement, the consolidated budget for each system and support in the selection of proposals in each step of the tender. For the phase 1 building it was selected a project with a budget of $399,377,815 and $214,597,690 for phase 2 building. According to the required costs for the implementation of the project it was done the financial test of the systems with the final purpose of gaining back the investment and a viable economy. Taking into account that Bucaramanga’s Town Hall It’s part of a special regime entity from the government which involves the exception of taxes benefits according to Law 1715 from 2014 it was obtained a result of the investment for both systems in 14 years, showing the viability of each project and the return of the investment during the useful life time of the systems implemented. The project was accepted, awarded and is currently in the execution phase.Modalidad Presencialapplication/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_abf2Diseño y apoyo en la evaluación de un sistema de generación fotovoltaica para la alcaldía de BucaramangaDesign and support in the evaluation of a photovoltaic generation system for the Bucaramanga mayor's officeIngeniero en EnergíaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABPregrado Ingeniería en Energíainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPEnergy engineeringTechnological innovationsEnergyDevelopment planMunicipal administrationEnvironmentalInnovationPhotovoltaic solar energyEnergy savingEnergy economyIngeniería en energíaInnovaciones tecnológicasEnergíaEnergía solar fotovoltaicaAhorro de energíaEconomía de la energíaPlan de desarrolloAdministración municipalMedioambientalInnovaciónM. y E. A.-I. Oswaldo Benavides Ballesteros Carlos Enrique Rocha Enciso, Henry. Instituto de Hidrología, “INDICADORES QUE MANIFIESTAN CAMBIOS EN EL SISTEMA CLIMÁTICO DE COLOMBIA (Años y décadas más calientes y las más y menos lluviosas)”, 2012.L. Glowka, “Second conference of the parties”, Environmental Policy and Law, vol. 26, núm. 2–3, pp. 71–75, 1996.NC-ISO-50001, “Sistemas de Gestión de la Calidad, Requisitos con Orientación para su Uso”, 2011, Junio 15, p. 35, 2015, [En línea]. Available: https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:50001:ed-1:v1:esJ. C. Cardenas, “Plan de Desarrollo 2020-2023”, Angewandte Chemie International Edition., vol. 6, núm. 11, pp. 951–952, 2020.L. Arciniegas Peña, “Criterios tecnológicos para el diseño de edificios inteligentes”, Télématique: Revista Electrónica de Estudios Telemáticos, vol. 4, núm. 2, pp. 27–43, 2005.el CONGRESO DE COLOMBIA, “LEY 1715 DE 2014”, núm. May, p. 2014, 2014.Unidad de Planeación Minero Energética UPME, “Resolución 703”. pp. 1–30, 2018. 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