Medellín - Minas - Doctorado en Ingeniería - Sistemas · 2021
Alternativas de gestión para el suministro eléctrico sostenible en Zonas No Interconectadas.
En Colombia alrededor 2 millones de personas aún viven sin electricidad, estás están ubicadas en lugares geográficamente aislados donde la interconexión a la red eléctrica nacional se hace inviable – conocidas como Zonas No Interconectadas (ZNI); lo cual es un reto para el país en cuanto alcanzar la universalización de la electricidad. Por otro lado, las comunidades ZNI con acceso al servicio eléctrico evidencian otros retos, ya que el suministro suele limitarse a menos de seis horas diarias, generadas usualmente a partir de plantas diésel, lo que plantea interrogantes sobre la idoneidad del suministro. En este sentido la presente investigación se desarrolla con el objetivo de “proponer un esquema para la gestión y sostenibilidad de la electrificación de comunidades fuera de red en Colombia” -comunidades ZNI. Para ello se hace un análisis cualitativo – enfocado en la comprensión de la problemática, caracterización de las condiciones actuales de prestación del servicio y el desarrollo de hipótesis. Asimismo, se hace un análisis cualitativo a través de un modelo de simulación que permite evaluar el desempeño de diferentes estrategias de gestión y así identificar cuales apalancan la sostenibilidad y perdurabilidad del suministro eléctrico en las ZNI, encontrado que para proporcionar un suministro eléctrico sostenible y perdurable se requiere una visión de largo plazo, donde el suministro eléctrico no se limite a proyectos de 20 años. No basta con los planes del gobierno de instalar sistemas autónomos solares o microrredes híbridas en las comunidades que aún no cuentan con este servicio, estas soluciones se deben gestionar de tal manera que permitan la expansión paulatina de las mismas a medida que va creciendo la demanda eléctrica de la comunidad. (Texto tomado de la fuente)
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Contenido
- Capítulo 1: Antecedentes y marco teóricop. 23
- Problemática de la electrificación fuera de red en países en desarrollop. 23
- 1.1.1 Problemática socialp. 24
- 1.1.2 Problemática económicap. 25
- 1.1.3 Problemática ambientalp. 26
- 1.1.4 Problemática tecnológicap. 26
- 1.1.5 Problemática organizacional / institucionalp. 28
- 1.2.1 Gestión y factores críticos en el diseño de una solución fuera de redp. 30
- 1.2.2 Suministro eléctrico sostenible en comunidades fuera de redp. 31
- 1.2.3 Alternativas de gestión – ¿qué son?p. 34
- Elementos para la electrificación de comunidades fuera de redp. 36
- 1.3.1 Tecnologías para la electrificación fuera de redp. 27
- 1.3.2 Sistemas para la electrificación fuera de redp. 38
- 1.3.3 Modelos de negocio para la electrificación fuera de redp. 41
- 1.3.4 Instrumentos financieros para la electrificación fuera de redp. 44
- 1.3.5 Acceso al servicio eléctricop. 47
- Conclusiones del capítulo 1p. 49
- Capítulo 2: Revisión de literatura, brecha y propuesta de investigaciónp. 51
- Planeación de la revisión de literaturap. 51
- 2.1.1 Preguntas de investigación para la revisión de literaturap. 51
- 2.1.2 Protocolo de búsquedap. 52
- Respuesta a las preguntas de investigaciónp. 53
- más reportados para la electrificación de comunidades fuera de red?p. 53
- comunidades ZNI?p. 51
- sostenibilidad del suministro eléctrico en estas zonas?p. 62
- el análisis de la electrificación fuera de red?p. 64
- Delimitación de la propuesta de investigaciónp. 65
- 2.3.1 Oportunidades y preguntas de investigaciónp. 65
- 2.3.2 Objetivos de la investigaciónp. 66
- 2.3.3 Metodologíap. 67
- Conclusiones del capítulo 2p. 71
- Herramienta para la caracterizaciónp. 73
- Caracterización comunidades ZNIp. 75
- 3.2.1 Marco regulatorio e institucional que rige en las ZNIp. 75
- Descripción general de alternativas de gestión en comunidades ZNIp. 86
- Conclusiones del capítulo 3p. 88
- Capítulo 4: Modelo de simulaciónp. 91
- Antecedentes del modeladop. 91
- 4.1.1 Articulación del problemap. 92
- 4.1.2 Antecedentes de la revisión de literaturap. 92
- 4.1.3 Antecedentes de las salidas de campo y entrevistasp. 94
- Formulación de la hipótesis dinámicap. 95
- 4.2.1 Diagrama causalp. 95
- 4.2.2 Explicación de los ciclos de realimentaciónp. 96
- Formulación del modelo de simulaciónp. 99
- 4.3.1 Diagrama de subsistemas y características del modelop. 99
- 4.3.2 Indicadores de sostenibilidadp. 102
- 4.3.3 Diagramas de niveles y flujosp. 103
- 4.3.4 Validación del modelo de simulaciónp. 117
- Conclusiones capítulo 4p. 117
- Capítulo 5: Uso del modelo de simulaciónp. 119
- Escenarios y alternativas de gestiónp. 119
- 5.1.1 Alternativas de gestión y/o estrategiasp. 120
- Caso 1: Localidades Tipo 3 y 4 – sólo diéselp. 123
- 5.2.1 Resultados Caso 1p. 125
- 5.2.2 Análisis comparativo BAU vs mejor escenario y estrategiap. 127
- Caso 2: Localidades Tipo 3 y 4 – Solución híbridap. 129
- 5.3.1 Resultados Caso 2p. 130
- 5.3.2 Análisis de escenarios y estrategias – Caso 2p. 132
- Caso 3: Localidades Tipo 1 y 2 – sólo diéselp. 134
- 5.4.1 Resultados Caso 3p. 136
- Conclusiones capítulo 5p. 137
- Capítulo 6: Esquema para la gestión y sostenibilidadp. 139
- Esquema para la gestión y el suministro eléctrico sostenible en ZNIp. 139
- Conclusiones capítulo 6p. 143
- Capítulo 7: Aportes, conclusiones y trabajos futurosp. 145
- 7.1.1 Objetivo específico 1p. 145
- 7.1.2 Objetivo específico 2p. 147
- 7.1.3 Objetivo específico 3p. 148
- 7.1.4 Objetivo generalp. 150
- Respuesta a las preguntas de investigaciónp. 53
- Trabajo futurop. 152
- Divulgaciónp. 153
- las comunidades fuera de redp. 29
- Dimensiones del desarrollo sosteniblep. 31
- sostenibilidad de soluciones de electrificación fuera de redp. 35
- de gestión para la sostenibilidad de la soluciónp. 35
- Modelos de negocio para microrredes fuera de redp. 43
- Instrumentos financieros para la electrificación fuera de redp. 44
- Sistemas Interconectado Nacional y Zonas No Interconectadasp. 58
- Acceso a la electricidad en Colombiap. 60
- Índice de Cobertura de Energía Eléctrica – ICEE 1995 - 2018p. 61
- Fases para la electrificación de comunidades fuera de redp. 67
- alternativas de gestión para el suministro eléctricop. 74
- Marco legislativo aplicable a las ZNIp. 77
- Distribución de las localidades ZNIp. 82
- Caracterización comunidades ZNIp. 75
- Círculo vicioso de la trampa de la pobrezap. 93
- Ciclos de balancep. 97
- Ciclos de refuerzop. 98
- Diagrama de bloques – Modelo de simulaciónp. 100
- Bloque 1 – Demanda Eléctricap. 105
- Curva de Carga Residencial por Usuario – Referencia y Modelop. 107
- Bloque 2 – Capacidad Instalada, generación y repotenciaciónp. 109
- Despacho para la generación diaria de electricidadp. 110
- Banco de baterías – Reemplazos y repotenciaciónp. 113
- Bloque 3 – Flujos de caja dinámicosp. 114
- Escenarios para la evaluación de las alternativas de gestiónp. 120
- Curvas de carga periodo 1 – Parametrización Caso 1p. 124
- Resultados Caso 1p. 125
- demanda no atendida del BAU y del STFEC-Est.4p. 127
- Costos BAU vs Costos STFEC-Est.4p. 128
- Estrategias disminución de tarifas y Recursos Financierosp. 129
- Resultados Caso 2p. 130
- demanda no atendida BAU Caso 1 vs BAU Caso 2p. 131
- Costos BAU vs Costos STFEC-Est.4 – Caso 2p. 133
- Curvas de carga periodo 1 – Parametrización Caso 3p. 135
- Resultados Caso 3p. 136
- Tecnologías para la electrificación fuera de redp. 27
- Matriz de sistemas para la electrificación de comunidades fuera de redp. 40
- Principales actores para la electrificación fuera de redp. 41
- Marco multinivel para medir el acceso a la electricidadp. 47
- Palabras clave y cadenas de búsquedap. 52
- Tecnologías usadas para la electrificación fuera de redp. 54
- Sistemas usados para la electrificación fuera de redp. 55
- Modelos de negocio usados para la electrificación fuera de redp. 56
- Instrumentos financieros usados para la electrificación fuera de redp. 57
- Estudios reportados sobre electrificación fuera de red en Colombiap. 62
- Herramientas para el análisis de la electrificación fuera de redp. 65
- Categorización de entrevistas y salidas de campop. 68
- Marco institucional aplicable a las ZNIp. 76
- Fondos aplicables para la financiación de las ZNIp. 78
- Consumo de subsistencia por tipo de localidad ZNIp. 81
- Alternativas de gestión en localidades ZNI de Colombiap. 86
- Indicadores de sostenibilidad considerados en el modelo de simulaciónp. 102
- Parametrización del Caso 1p. 123
- Costos promedio y tarifa promedio Caso 1 vs Caso 2p. 131
- Sensibilidad CI Inicial Solarp. 132
- Parametrización del Caso 3p. 134
- de localidad para una solución de microrredp. 141
- Alternativa de gestión de sistemas autónomosp. 142