Microrred encapsulada para zonas no interconectadas

Abstract

En Colombia, el 52% del territorio corresponde a zonas que no están interconectadas al sistema interconectado nacional. Esto significa que en algunos lugares no hay electricidad, mientras que en el resto sólo cuentan con electricidad por unas pocas horas al día gracias al soporte energético de generadores diésel. Esta manera de producir electricidad es costosa y no satisface las necesidades de las más de 657.000 familias que habitan en las Zonas No Interconectadas (ZNIs). Por esta razón, se propone el diseño de una microrred encapsulada compuesta por un sistema fotovoltaico con almacenamiento de energía y un grupo electrógeno para su respaldo con el fin de garantizar el suministro de energía eléctrica por más horas al día en ZNIs. Durante la etapa de búsqueda de soluciones se consideraron al menos 3 opciones por componente, que fueron evaluadas mediante criterios de ingeniería y el cumplimiento de las normas NTC 2050, RETIE, NFPA 37 y NFPA 855. Tras esta evaluación, se eligieron los componentes y se integraron al diseño básico de la microrred, que incluye 6 inversores híbridos, 60 paneles solares, 28 baterías de litio y un generador diésel, elementos cuya potencia y tamaño se ven limitados por el espacio disponible dentro del contenedor de 20 pies elegido para la solución. El diseño final de la microrred tiene una capacidad de generación de 24,83 kW en el mejor escenario de generación solar y 11,21 kW en el peor. Las baterías tienen una capacidad de almacenamiento de 99,46 kWh y reducen el tiempo de operación del generador a un rango que puede oscilar entre 1 y 3 horas al día, momento en el cual se deslastra parte de la carga para poder alimentarla con el grupo electrógeno. Adicionalmente, la microrred es capaz de suplir la demanda de 50 usuarios en su totalidad durante las condiciones de operación normal.

52% of Colombia’s territory corresponds to zones that are not interconnected with the national interconnected system. This means that in some places there is not electricity supply, while others have energy just a few hours per day due to support of diesel generators. This method to produce electricity is expensive and does not fulfill the needs of over 657.000 families that inhabit the Non-Interconnected Zones (NIZs). For these reasons, we propose the design of a containerized microgrid composed of a photovoltaic system with battery storage and a generator as backup, with the goal of guaranteeing the energy supply for more hours per day in NIZs. During the stage of searching for solutions, at least 3 options per component were considered, which were assessed through engineering criteria and the compliance to the standards NTC 2050, RETIE, NFPA 37 and NFPA 855. After this evaluation, the components were chosen and integrated to the basic design of the microgrid, which includes 6 hybrid inverters, 60 solar panels, 28 lithium batteries and a diesel generator, whose size and power are limited by the space available inside the 20 ft container selected for this solution. The final design of the microgrid has a generation capacity of 24,83 kW in the best-case solar power scenario and 11,21 kW in the worst-case scenario. The batteries have an energy storage capacity of 99,46 kWh and reduce the generator run time to 1-3 hours per day, time during which a process of load shedding is performed to supply the remaining demand using the generator. Moreover, the microgrid can meet the entire demand of up to 50 users during normal operation.