Análisis de OportunidadesEnergéticas con Fuentes

Alternativas en el Departamento de Nariño

Universidad de NariñoUniversidad de los AndesASC Ingeniería S.A. E.S.P.

GENERALIDADES

Aprobado:Julio de 2013 mediante acuerdo 005 del OCAD NacionalInicio de Actividades:Septiembre de 2014Duración:2 añosEjecución:Universidad de NariñoUniversidad de los AndesASC IngenieríaInterventoría:Universidad Nacional de Colombia, Sede Manizales.

Plan de Energización Rural Sostenible para el Departamento de Nariño - PERS

• Iniciativa desde 2013 con UPME – IPSE – CCEP - UDENAR

• Caracterización social, económica y energética de las zonas rurales de Nariño en las 13 subregiones.

• Premio Ambar 2014.

http://pers.udenar.edu.co

Motivación

• Según el PERS, en Nariño hay más de 7.450 viviendas sin servicio y más de 21.000 atendidas con plantas diésel.

• Mayor impacto en zona pacífica.

• Hay estudios generales sobre recursos locales (solar, eólico, biomasa).

• Se requiere un mayor nivel de detalle para diseños adecuados con fuentes no convencionales de energía.

OBJETIVOS DE ALTERNAR

1. Caracterizar las principales fuentes energéticas alternativas en el departamento de Nariño.

2. Diseñar una posible solución de energización con fuentes alternativas en ZNI.

3. Realizar un estudio para la implementación de un sistema prototipo de red inteligente en UDENAR.

4. Fortalecer la línea de investigación en gestión energética en la Universidad de Nariño.

Caracterización de Fuentes Alternativas

Mapas energéticos de Nariño (biomasa, solar, eólico, hídrico)http://geoalternar.udenar.edu.co

Caracterización de Fuentes Alternativas

Biomasa (resolución: 450 m)

Caracterización de Fuentes Alternativas

Biomasa

Caracterización de Fuentes Alternativas

Viento

Mapas a diferentes alturas (20 m, 50 m, 120 m)

Caracterización de Fuentes Alternativas

Solar

Caracterización de Fuentes Alternativas

Hídrico

Caracterización de Fuentes Alternativas

Validación: Infomación Estaciones IDEAM

Caracterización de Fuentes Alternativas

Metodología (Biomasa y Solar):

Obtención de datos con imágenes satelitalesLANSAT y MODIS.

Caracterización de Fuentes Alternativas

Metodología (Biomasa y Solar):

Procesamiento de imágenes: Combinación, recorte, cálculo de reflectancia y eliminación de pixels nublados

Caracterización de Fuentes Alternativas

Metodología (Biomasa y Solar):

Clip y eliminación de pixels nulos, generación de mapas y publicación en plataforma GEOalternar.

Artículo presentado en el STSIVA 2016 con premio a la mejor presentación oral.

Caracterización de Fuentes Alternativas

Metodología (Viento): Puntos de base de datos 3TIER

Caracterización de Fuentes Alternativas

Metodología (Viento): Interpolación y Análisis

Caracterización de Fuentes Alternativas

Metodología (Hídrico): Mapas de relieve, evapotranspiración y temperatura.

Caracterización de Fuentes Alternativas

Metodología (Hídrico): Cuencas hidrográficas y cálculos de caudalespromedio (HidroSIG).

Validación de modelos con datos reales: Instalación de 15 estaciones meteorológicas.

Caracterización de Fuentes Alternativas

Variables medidas:• Velocidad y dirección de viento con dos anemómetros a

diferentes alturas.• Irradiancia solar.• Humedad relativa.• Temperatura.• Pluviosidad.

Transmisión de datos:• Datos en tiempo real.• Almacenamiento en memorias SD.

Sistema de visualización:• Datos online en plataforma http://alternar.udenar.edu.co

Caracterización de Fuentes Alternativas

Ubicación de estaciones:

Prioridad a los 15 municipioscon cobertura de energíaelécrica más deficiente(menor del 80%).

Caracterización de Fuentes Alternativas

Instalación

Caracterización de Fuentes Alternativas

Instalación

Caracterización de Fuentes Alternativas

Socialización con la comunidad

Caracterización de Fuentes Alternativas

Plataforma de monitoreo

Caracterización de Fuentes Alternativas

Metodología:

• Trabajo de campo:• Acercamiento a la comunidad.• Mediciones y levantamiento de infraestructura.• Encuestas de uso de la energía.

• Procesamiento de información:• Obtención de curvas de demanda.• Análisis de los recursos (usando mapas y análisis de muestras)• Optimización de soluciones (Homer: software especializado)

• Diseños de soluciones con generación alternativa y redesinteligentes.

Diseño de Soluciones en ZNI

Elección de casos de estudio: El Naranjo (Mosquera) y Bocagrande (Tumaco)

Diseño de Soluciones en ZNI

Elección de casos de estudio: El Naranjo (Mosquera) y Bocagrande (Tumaco)

Diseño de Soluciones en ZNI

Análisis de datos

Diseño de Soluciones en ZNI

0

2

4

6

8

10

12

14

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Kw

h

Hora

CURVA DE DEMANDA BOCAGRANDE

Método 1 Analizador Red Método 2 Datalogger

9%

22%

0%

3%

2%8%4%3%

1%

3%

3%

1%

1%

1%3%

2%

1%

14%

9%

1%7%

1%

0% 0%1%

1%

Carga eléctrica sector residencial promedio Diario

BombillasIncandescentesBombillasIncandescentesBombillasAhorradorasBombillasAhorradorasBombillasAhorradorasNevera

Nevecom

Congeladores

Congeladores

Congeladores

Ventiladores

Olla Arrocera

Licuadora

Análisis de datos

Diseño de Soluciones en ZNI

Socialización con la comunidad.

Diseño de Soluciones en ZNI

Optimización multiobjetivo (HOMER)

Solución óptima:Solar: fotovoltaico 58.6 kWp – 33% de producciónEólica: 3 turbinas de 15 kWp c/u – 40% de producciónBiomasa: gasificador de 25 kWp – 23% de producciónDiésel: respaldo con la planta existente - 3.6%

Diseño de Soluciones en ZNI

Metodología

• Levantamiento de la red eléctrica.• Toma de datos de consumos y estimaciones.• Simulación de la red.• Análisis de introducción de Generación Distribuida.• Introducción de medición inteligente.• Redes de Comunicaciones.• Monitoreo remoto de generación y consumo.• Investigación en Sistemas de control en diferentes jerarquías.• Diseño de una microrred.

UDENAR como una Microrred

Ingeniería de detalle de sistemas:

• Generación• Red eléctrica• Sistema TIC• Red Inteligente• Sistemas de Gestión Energética (despacho, medición inteligente,

eficiencia energética).• Sistema de gestión comunitaria.• Sistema de bombeo y potabilización de agua.• Futuros sistemas de refrigeración para pesca.

PROYECTO ALTERNAR IIPresentado a conformación del PAED Nariño 04/11

Diseño de Soluciones en ZNI

Red UDENAR

UDENAR como una Microrred

Red UDENAR

UDENAR como una Microrred

Red UDENAR

UDENAR como una Microrred

Red de comunicaciones y medición inteligente

UDENAR como una Microrred

Sistema SCADA

UDENAR como una Microrred

Sistema SCADA

UDENAR como una Microrred

• Trabajo colaborativo con la Universidad de los Andes y ASC Ingeniería.

• Vinculación de investigadores a diferentes niveles:• 15 estudiantes de pregrado• 5 jóvenes investigadores• 6 magísteres formados• 2 estudiantes de doctorado apoyados• 1 pasantía postdoctoral

• Generación de Nuevo conocimiento y publicaciones:• 5 artículos revistas indexadas (3 internacionales A1).• 8 ponencias internacionales• 4 ponencias nacionales• 1 evento local organizado

Fortalecimiento de la Investigación

• Capacitaciones, Talleres, Seminarios, Cursos.• Maestría en Ingeniería Eléctrica (convenio Unal Manizales).• Adecuación y adquisición de equipos de laboratorio.• Vinculación de otras universidades, grupos de investigación y las

empresas locales.

Fortalecimiento de la Investigación

• Hay muchos avances.• Hay mucho por hacer.• Se pueden realizar proyectos con apoyo institucional y

gubernamental.

CONCLUSIONES

Al SGR y la Gobernación de Nariño por el apoyo y gestión.

A la UPME, IPSE y CCEP por permitirnos ejecutar el primer PERS.

Al gran grupo de trabajo ALTERNAR (UDENAR-UNIANDES-ASC Ingeniería), quienes hansacado este Proyecto adelante y siguen trabajando

por un Nariño pionero en energías alternativas.

AGRADECIMIENTOS