Desarrollo de una plataforma para el cálculo de confiabilidad en la operación interdependiente de los sistemas de gas natural y sector eléctrico de Colombia que permita evaluar alternativas de inversión y regulación para optimizar los costos de operación (en conjunto con la Universidad Tecnológica de Pereira)
DIRECTOR: Prof. Álvaro Angel Orozco Gutierrez (Investigador Senior - Universidad Tecnológica de Pereira)
ENTE FINANCIADOR: Colciencias
FECHAS
APROBACIÓN: 15 diciembre de 2016
INICIO: 1 abril de 2017
FINALIZACIÓN: 31 de mayo de 2019 (en ejecución)
RESUMEN
El sector energético del país se encuentra en una etapa decisiva en lo referente a la optimización de los recursos disponibles, con el fin de garantizar la demanda de consumo, incluso ante escenarios fenomenológicos adversos. En particular, con relación a las adversidades climáticas y su impacto en diversos aspectos, es importante resaltar las pérdidas registradas en la economía nacional, las cuales ascendieron a US $563,5 millones en los últimos años, afectando negativamente el crecimiento económico del país. Por consiguiente, se requieren evaluar diferentes alternativas de inversión relacionadas con el sector energético del país para hacer frente a los efectos provocados por las condiciones climáticas y a las posibles adversidad en la operatividad del sector, con el fin de mejorar la confiabilidad del sistema y optimizar los recursos disponibles. En este sentido, el gas natural está jugando un papel cada vez más importante en la atención de la demanda de energía. En particular, el gas natural es una alternativa que ofrece oportunidades de crecimiento y desarrollo económico, así como mejoras en la eficiencia energética. Sin embargo, cuando el sector del gas natural participan a su vez en otros mercados energéticos con estructura compleja, tal como el sector de generación y transmisión de energía eléctrica, la interacción de las restricciones inherentes en uno y otro sector crea un problema de envergadura enorme y consecuencias que pueden tener impactos de gran magnitud en diversos factores tanto económicos como de operación. Por consiguiente, se ha generado la necesidad de empezar a incursionar en el estudio de la interacción entre los dos tipos de infraestructura. En particular, dado los rápidos cambios en los mercados energéticos a nivel nacional e internacional, es necesario desarrollar estudios cuya finalidad busque la optimización de las tecnologías actuales para el abastecimiento de la demanda energética, mediante el uso adecuado de los recursos y la correcta utilización de la energía térmica y eléctrica. El presente proyecto busca desarrollar una alternativa de análisis que soporte la optimización de las tecnologías actuales de suministro energético nacional, a partir de un análisis integrado de los sistemas eléctrico y gas natural en términos tanto operativos como económicos ante diferentes condiciones fenomenológicas. Se busca evaluar la confiabilidad del sistema integrado bajo una operación que garantice los menores costos de operación y brinde el soporte para la generación de energía termoeléctrica. Además, la herramienta a desarrollar permitirá evaluar el impacto de diferentes alternativas de inversión, considerando un horizonte de análisis que incluya las proyecciones esperadas para la oferta y la demanda de los sectores involucrados. Es importante resaltar que el proyecto generará como producto principal una plataforma para el análisis de confiabilidad de los sectores integrados, que será de gran utilidad para los entes involucrados con el sector energético del país. Así, la plataforma que se desarrollará a partir de técnicas de optimización multiobjetivo, es una alternativa de CTeI que favorece la optimización de las tecnologías actuales y usos finales de la energía térmica y eléctrica. Además, el proyecto busca definir una propuesta regulatoria que se sustentará a partir de los resultados obtenidos con la plataforma de optimización. Finalmente, cabe resaltar que el proyecto cuenta con la participación de un equipo investigativo interdisciplinario, incluyendo estudiantes de maestría, doctorado y posdoctorado con experiencia en las áreas de modelado de sistemas energéticos, optimización, análisis de datos, y regulación energética, favoreciendo así la generación de nuevos productos de conocimiento y la formación de personal de alto nivel para el país.
PRODUCTOS
1. Tesis de maestría "Evolución del precio y las tarifas de energía eléctrica en el sector residencial a partir de la reforma del mercado en 1994" (Ver y descargar)
Estudiante: Ánderson Iván Arenas Molina
Directora: Belizza Janet Ruiz Mendoza
Fecha de sustentación: pendiente
2. Tesis de maestría "Formulación matemática para integrar los sistemas de potencia con la red de gas natural"
Estudiante: Sergio García Marín (Ver y descargar)
Director: Carlos Edmundo Murillo Sánchez
Fecha de sustentación: febrero 9 de 2022
3. Trabajo de grado "Desarrollo de una plataforma para el cálculo de confiabilidad en la operación interdependiente de los sistemas de gas natural y sector eléctrico en Colombia" (Ver y descargar)
Modalidad: Apoyo investigativo
Estudiante: Limny Calderón Gaona
Directora: Belizza Janet Ruiz Mendoza
Fecha de sustentación: noviembre 30 de 2017
Complementariedad de fuentes no convencionales de energía en Colombia
DIRECTOR: Prof. Belizza Janet Ruiz Mendoza
ENTE FINANCIADOR: Colciencias - IDEAM - UPME
FECHAS
APROBACIÓN: 19 de mayo de 2017
INICIO: 11 agosto de 2017
FINALIZACIÓN: 04 de febrero de 2022
RESUMEN
Comprender la complementariedad entre fuentes energéticas debe ser una acción prioritaria antes de planificar y tomar decisiones en el sector energético. En el subsector eléctrico en particular, los sistemas de potencia han estado cambiando por la escasez de fuentes energéticas propias, particularmente, por el agotamiento de recursos fósiles baratos, o mirándolo de otro modo, por el incremento de los costos de explotación para extraer combustibles no convencionales, por las variaciones del clima que afectan las reservas hidrológicas durante periodos de sequía y por la variabilidad de los precios de los hidrocarburos que desestabilizan la economía. Estas situaciones han incentivado el uso de fuentes propias como la energía solar, la energía eólica y la hidroenergía a pequeña escala. No obstante, dichas fuentes se caracterizan por ser intermitentes y su inclusión en los sistemas de potencia introduce niveles de incertidumbre tanto en la operación como en el funcionamiento de los mercados. La importancia del estudio de complementariedad yace concretamente en el carácter intermitente de tales fuentes y busca ofrecer soluciones en los diferentes ámbitos de aplicación. Teniendo en cuenta el planteamiento anterior, el objetivo de la propuesta consiste en presentar un modelo que permita evaluar la complementariedad entre la radiación solar, la precipitación y la velocidad del viento en dos regiones de Colombia, la región Caribe y la región Andina. El principal aporte del proyecto será la elaboración de un modelo de complementariedad de tres fuentes de energía que oriente las decisiones de las instituciones públicas.
PRODUCTOS
1. Apoyo en la formación de estudiantes de maestría
Estudiante: Guillermo Antonio Bonilla Prado "Correlación energética entre la radiación solar global y la velocidad del viento en el Caribe colombiano" (Ver y descargar)
Estudiante: German Andrés Prada Gavilán
2. Informes técnicos
a. Calibración de piranómetros - Versión uno (18/10/2019) (Ver y descargar)
b. Validación de datos de radiación solar, velocidad y dirección de viento - Versión uno (18/10/2019) (Ver y descargar)
c. Complementariedad energética - Versión uno (06 /08/ 2021) (Ver y descargar)
3. Artículos científicos
b. A multicriteria methodology for prioritisation of social projects and community participation: Nariño study case DOI: https://doi.org/10.1080/14786451.2021.1883612
c. A New Empirical Approach for Estimating Solar Insolation Using Air Temperature in Tropical and Mountainous Environments DOI: https://doi.org/10.3390/app112311491
d. Short-term forecasting of global solar irradiance in tropical environments with incomplete data DOI: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2021.118192