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Análisis de OportunidadesEnergéticas con Fuentes
Alternativas en el Departamento de Nariño
Universidad de NariñoUniversidad de los AndesASC Ingeniería S.A. E.S.P.
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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.
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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
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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.
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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.
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Caracterización de Fuentes Alternativas
Mapas energéticos de Nariño (biomasa, solar, eólico, hídrico)http://geoalternar.udenar.edu.co
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Caracterización de Fuentes Alternativas
Biomasa (resolución: 450 m)
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Caracterización de Fuentes Alternativas
Biomasa
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Caracterización de Fuentes Alternativas
Viento
Mapas a diferentes alturas (20 m, 50 m, 120 m)
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Caracterización de Fuentes Alternativas
Solar
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Caracterización de Fuentes Alternativas
Hídrico
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Caracterización de Fuentes Alternativas
Validación: Infomación Estaciones IDEAM
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Caracterización de Fuentes Alternativas
Metodología (Biomasa y Solar):
Obtención de datos con imágenes satelitalesLANSAT y MODIS.
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Caracterización de Fuentes Alternativas
Metodología (Biomasa y Solar):
Procesamiento de imágenes: Combinación, recorte, cálculo de reflectancia y eliminación de pixels nublados
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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.
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Caracterización de Fuentes Alternativas
Metodología (Viento): Puntos de base de datos 3TIER
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Caracterización de Fuentes Alternativas
Metodología (Viento): Interpolación y Análisis
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Caracterización de Fuentes Alternativas
Metodología (Hídrico): Mapas de relieve, evapotranspiración y temperatura.
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Caracterización de Fuentes Alternativas
Metodología (Hídrico): Cuencas hidrográficas y cálculos de caudalespromedio (HidroSIG).
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Validación de modelos con datos reales: Instalación de 15 estaciones meteorológicas.
Caracterización de Fuentes Alternativas
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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
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Ubicación de estaciones:
Prioridad a los 15 municipioscon cobertura de energíaelécrica más deficiente(menor del 80%).
Caracterización de Fuentes Alternativas
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Instalación
Caracterización de Fuentes Alternativas
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Instalación
Caracterización de Fuentes Alternativas
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Socialización con la comunidad
Caracterización de Fuentes Alternativas
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Plataforma de monitoreo
Caracterización de Fuentes Alternativas
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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
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Elección de casos de estudio: El Naranjo (Mosquera) y Bocagrande (Tumaco)
Diseño de Soluciones en ZNI
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Elección de casos de estudio: El Naranjo (Mosquera) y Bocagrande (Tumaco)
Diseño de Soluciones en ZNI
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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
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Análisis de datos
Diseño de Soluciones en ZNI
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Socialización con la comunidad.
Diseño de Soluciones en ZNI
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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
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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
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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
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Red UDENAR
UDENAR como una Microrred
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Red UDENAR
UDENAR como una Microrred
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Red UDENAR
UDENAR como una Microrred
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Red de comunicaciones y medición inteligente
UDENAR como una Microrred
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Sistema SCADA
UDENAR como una Microrred
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Sistema SCADA
UDENAR como una Microrred
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• 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
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• 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
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• Hay muchos avances.• Hay mucho por hacer.• Se pueden realizar proyectos con apoyo institucional y
gubernamental.
CONCLUSIONES
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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