Medellín - Minas - Maestría en Ingeniería - Sistemas Energéticos · 2022
Revisión de pequeñas centrales hidroeléctricas para electrificar zonas no interconectadas de Colombia
La energía eléctrica es el motor del crecimiento económico y social en un país. Sin embargo, a pesar de los esfuerzos realizados, existen aún zonas en el territorio colombiano que no cuentan con un suministro de electricidad económico, constante y no contaminante. Estas zonas son las llamadas Zonas No Interconectadas, y tienen la característica de estar aisladas, de tener baja continuidad en su servicio eléctrico y poseer tarifas eléctricas elevadas. Este trabajo busca recopilar la información actualizada del año 2022 sobre estas zonas y plantear la implementación de Pequeñas Centrales Hidroeléctricas como mecanismo para suministrar electricidad en estos poblados. Para ello, se revisaron los proyectos que actualmente están en funcionamiento en el territorio colombiano (tanto en el Sistema Interconectado Nacional como en las Zonas No Interconectadas) para orientar futuros proyectos de electrificación nacional. (Texto tomado de la fuente)
Texto completo 59 páginas con texto
Leer la tesis completa Ficha en el repositorio
Contenido
- JUSTIFICACIÓN DEL TRABAJO DE GRADOp. 10
- INTRODUCCIÓNp. 10
- MARCO TEÓRICOp. 11
- Revisión bibliográficap. 12
- OBJETIVOS DEL PRESENTE TRABAJOp. 15
- Objetivo generalp. 15
- Objetivos específicosp. 16
- PANORAMA ENERGÉTICO COLOMBIANOp. 16
- Matriz energética colombianap. 16
- Panorama del Sistema Interconectado Nacional (SIN)p. 16
- Líneas de transmisión de energía eléctricap. 16
- Plantas de generación eléctrica integradas al SINp. 17
- Cobertura geográfica del sistema eléctrico SINp. 17
- Demanda de energía eléctrica colombianap. 18
- Peores coberturas eléctricas por departamentop. 18
- Peores coberturas energéticas por municipiop. 19
- Potencial hidro energético de los departamentos con peor cobertura eléctricap. 19
- Principales ríos en los departamentos con peor cobertura eléctrica:p. 20
- Cálculo de potencial hidro energéticop. 20
- Topografía de los departamentos con peor cobertura eléctrica en Colombiap. 21
- PANORAMA DE LAS ZNIp. 21
- Panorama actual de las ZNI en Colombiap. 21
- Nivel de ingresos y densidad poblacional en las ZNIp. 22
- Sustitutos energéticos en las ZNI de Colombiap. 23
- Marco normativo aplicable a las ZNI colombianasp. 24
- Legislación aplicable a las ZNIp. 26
- Beneficios e impactos de las FNCER en las ZNIp. 28
- Fondos de financiación para proyectos de energizaciónp. 29
- PEQUEÑAS CENTRALES HIDROELÉCTRICAS (PCH)p. 30
- Tamaño de las Centrales Hidroeléctricas en Colombiap. 30
- Obras civiles requeridas en una PCHp. 31
- Ventajas y desventajas de las PCHp. 31
- Ventajas y desventajas económicas de una PCHp. 32
- Ventajas y desventajas sociales de una PCHp. 32
- Ventajas y desventajas ambientales de una PCHp. 32
- Tecnologías para la construcción de una PCHp. 32
- Nuevas Tecnologías para construcción de PCHp. 35
- PANORAMA ACTUAL DE LAS PCH EN COLOMBIAp. 37
- Total, de PCH en Colombia (capacidad instalada en MW)p. 37
- Proceso de entrada en operación PCH en Colombiap. 39
- COSTO DE UNA PCHp. 39
- Costos de inversiónp. 39
- Costos indirectosp. 41
- Costos periódicosp. 41
- Costos promedios de una central hidroeléctrica menor a 20MWp. 41
- Costos de las PCH en las ZNIp. 42
- Costo de una PCH conectada y no conectada al SINp. 42
- Economía de escala en la inversión de una PCHp. 43
- Costos de la PCH en el Parque Juan Curí. (Estudio de caso)p. 44
- LCOE (Parque Juan Curí)p. 44
- Tecnologías alternas de generación eléctricap. 45
- Sistema hibrido vs PCH (Juan Curí)p. 46
- BARRERAS Y OPORTUNIDADES DE LAS PCH EN COLOMBIAp. 46
- ANÁLISIS DE RIESGOSp. 47
- CONCLUSIONESp. 13
- BIBLIOGRAFÍAp. 50
- ANEXO 1p. 56
- ANEXO 2p. 59
- Figura 1. Distribución porcentual de la matriz energética colombiana. (ACOLGEN, 2022.)p. 16
- Figura 2. Total, de tipo de plantas de generación eléctrica integrada al SIN 2021. (XM. 2021a)p. 17
- Figura 3. Distribución territorial del Sistema Interconectado Nacional. (UPME. 2019a)p. 18
- Figura 4. Cambios porcentuales en la demanda de energía en colombiana. (XM. 2021b.)p. 18
- 2019a.)p. 20
- Figura 8. Entidades vinculadas en el sistema energético colombiano. (SIMEC. 2021)p. 24
- Figura 9. Legislación colombiana aplicada a las ZNI. (SGS, 2022)p. 26
- Figura 10. PCH de desvió al filo del agua. (CASTRO. 2006)p. 30
- Figura 11. Turbina tipo Paltón.(LÓPEZ, 2011)p. 33
- Figura 12. Turbina tipo Banki (FREEPNG. 2015.)p. 33
- Figura 13. Turbina tipo Turgo. (MOHADED, 2018)p. 33
- Figura 14. Turbina de hélice. (GTRONIC, 2017.)p. 34
- Figura 15. Turbina tipo Francis. (DE LA TORRE MORENO, 2016)p. 34
- Figura 16. Turbina de reacción cinética. (LANIYI. 2018)p. 34
- Figura 17. Tornillo de Arquímedes. (GEXIQ. 2016)p. 35
- Figura 18. Diagrama de selección ideal de turbina. (OKOT, 2013)p. 35
- Figura 19. Diagrama de diseño, turbina vórtice. (LIU. 2019)p. 36
- Figura 20. Diagrama de turbina de vórtice. (VERREYDT ET AL. 2020)p. 36
- Figura 21. Total, de potencia generada por las PCH interconectadas en el SIN. (Construcción propia)p. 37
- Figura 22. Aporte energético de las PCH por departamento (Construcción propia)p. 38
- ET AL., 2018)p. 39
- Figura 24. Principales rubros en los costos de inversión. (ARIAS-GAVIRIA ET AL., 2017)p. 40
- Figura 25. Distribución porcentual en la inversión de una PCH. (OGAYAR Y VIDAL, 2009)p. 40
- interconectadas. (ARIAS-GAVIRIA ET AL., 2017)p. 43
- Figura 27. Costo de inversión en PCH, mediante economías de escala (ARIAS-GAVIRIA ET AL., 2017)p. 43
- Tabla 1. Revisión bibliográfica de artículos aplicados al territorio colombiano (Construcción propia)p. 13
- Tabla 3. Los 5 departamentos con peor cobertura de energía eléctrica en Colombia. (DANE, 2018)p. 19
- Tabla 4. Los 5 municipios con peor cobertura de energía eléctrica. (DANE, 2018)p. 19
- Tabla 5. Potencial hidroenergético total por departamento. (UPME. 2015)p. 21
- Tabla 6. Ventajas y desventajas económicas de las PCH. (OKOT, 2013)p. 32
- Tabla 7. Ventajas y desventajas sociales de las PCH. (OKOT, 2013)p. 32
- Tabla 8. Ventajas y desventajas medioambientales de las PCH. (OKOT, 2013)p. 32
- Tabla 9. Parámetros de diseño turbina de vórtice. (VERREYDT ET AL. 2020)p. 36
- Tabla 10. Parámetros técnicos PCH en las ZNI. (GENSA. 2019)p. 37
- Tabla 12. Inversiones totales de las PCH colombianas (Construcción propia)p. 41