11 de diciembre de 2019
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Sistema híbrido llevaría energía a zonas no interconectadas

23 de noviembre de 2019
23 de noviembre de 2019

Pequeñas centrales hidroeléctricas combinadas con fuentes fotovoltaicas en zonas no interconectadas del país reducirían hasta un 30 % las pérdidas técnicas de energía.

Así lo propone la estudiante Juliana Jiménez Muñoz, de la Maestría en Ingeniería Eléctrica de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales, en su investigación sobre la implementación de fuentes alternativas de generación de energía –como la fotovoltaica– que supla la función del generador diésel para estas zonas, con el fin de mejorar la continuidad del servicio eléctrico.

Al respecto, explica que cuando el suministro depende solo de pequeñas centrales hidroeléctricas se limitan la capacidad y la ubicación, lo que representa pérdidas técnicas considerables y caídas de tensión en el sistema, pues la mayor parte de los usuarios están lejos de la generación.

Además “la capacidad limitada no abastece la demanda en horas pico, propiciando un desbalance entre generación y demanda, lo que hace que el suministro llegue con poca calidad y discontinuo”.

Con la integración de fuentes fotovoltaicas en el sistema eléctrico aislado se dispone de dos tipos de fuentes de generación en un mismo sistema.

“La fuente de suministro eléctrico se da por medio de un sistema de generación híbrido, que permite reducir las pérdidas técnicas y las caídas de tensión, debido a que las fuentes presentan mayor flexibilidad y se pueden ubicar más cerca de los usuarios”, detalla.

Teniendo en cuenta que la energía generada por medio de las fuentes fotovoltaicas depende de la radiación solar, la estudiante propuso una metodología que permite un adecuado dimensionamiento y ubicación de los paneles, garantizando una eficiente operación de la red y el máximo aprovechamiento del recurso solar.

Según el estudio, la carga del sistema se modela a través de una curva típica de demanda relacionada con el promedio en la minirred aislada. “Entre las 10 a. m. y las 12 m. y entre las 6:30 p. m. y las 8:30 p. m. la demanda representa sus puntos máximos, puesto que son los rangos de tiempo de mayor consumo en el sistema. Las variaciones de demanda diaria, especialmente en las horas del mediodía y terminando la jornada laboral, demuestran que la mayoría de los usuarios son residenciales”.

En cuanto a la ubicación, el modelo propone repartir los generadores de forma homogénea, dando prelación a los nodos que están al final de los circuitos, “con lo que se logra menos transporte de energía para satisfacer la misma demanda”.

Con este modelo híbrido, las pérdidas técnicas en el sistema son menores, ya que con fuentes fotovoltaicas se obtuvo una reducción cercana al 30 % entre las 6 a. m. y las 5 p. m.

Por otra parte, la ubicación y la dimensión de las fuentes fotovoltaicas se basaron en un sistema de distribución balanceado, teniendo en cuenta la radiación solar en cada punto.

Las zonas no interconectadas representan el 52 % del territorio nacional, equivalente a 18 departamentos, 95 municipios, 36 cabeceras municipales y 5 capitales departamentales. El suministro eléctrico de estas zonas se obtiene especialmente de la generación diésel, con una menor participación de pequeñas centrales hidroeléctricas y de paneles solares.

Gracias a que Colombia no experimenta el fenómeno de las estaciones, durante todo el año dispone de los recursos tanto solar como hídrico, de fácil acceso en la mayoría de las zonas no interconectadas.

“Colombia cuenta con una radiación solar promedio de 4,5 kWh/m2/d a lo largo del año, la cual supera el promedio mundial de 3,9 kWh/m2/d, y permite aprovechar el alto potencial que se obtiene de estos sistemas para el consumo de las regiones. Con esta investigación buscamos complementar la generación fotovoltaica con pequeñas centrales hidroeléctricas”, explicó la investigadora.

Radiación por regiones

La energía generada por medio de las fuentes fotovoltaicas depende de la radiación solar, la cual es un recurso primario intermitente, que varía según la ubicación geográfica.

Los sistemas fotovoltaicos están compuestos por paneles solares, los cuales vienen en condiciones estándar de medida de 1.000 W/m2 y 25 °C, pero como cada zona tiene su propia radiación solar (W/m2), es importante planear la capacidad y ubicación de la generación fotovoltaica en la minirred, a partir de las consideraciones operativas del sistema eléctrico, tales como pérdidas técnicas, perfiles de tensión, cargabilidad de elementos y contingencias, entre las que se destacan la desconexión de generación o demanda.

Según el estudio, las generaciones de pequeñas centrales hidroeléctricas y las fuentes fotovoltaicas se complementan al actuar en la intermitencia de los tiempos climáticos característicos de las zonas no interconectadas de Colombia, brindando un sistema sostenible.