Diseño de una heurística para el dimensionamiento de un sistema eléctrico híbrido, basado en fuentes renovables para la vereda Las Nubes en Barranquilla.

Abstract

La Vereda las Nubes es un asentamiento campesino, situado a 3 kilómetros de la avenida Circunvalar, en Barranquilla. Desde su fundación en el año 1980, esta comunidad no cuenta con una fuente de energía eléctrica continua y con cobertura total, lo que le ha impedido lograr un nivel de calidad de vida adecuado. Surge la necesidad de plantear una solución que garantice un mejor servicio, por lo que se propone el diseño de una heurística que permite dimensionar un sistema eléctrico híbrido basado en las energías; fotovoltaica, eólica y por biomasa. Esta metodología, utiliza fundamentos de optimización, simulación, comparación por factores, análisis de datos y modelación matemática, para encontrar una buena solución, de alta calidad y en el menor tiempo posible. Para lograr los objetivos propuestos en este proyecto se desarrollaron tres etapas, la de diagnóstico, en donde se hizo la visita al lugar y la recolección de datos; la de investigación, en la cual se calcularon los datos de entrada y finalmente la de diseño donde se contemplan algunas restricciones como la disponibilidad, capacidad y rendimiento de los recursos. La heurística en su primera parte, permite calcular el número de módulos solares y aerogeneradores necesarios para abastecer el consumo energético de las Nubes. En su segunda parte, estima un porcentaje de participación de los tres sistemas, para suplir la demanda de cada mes. El método pretende servir como herramienta de planificación, para la electrificación de lugares, que, por su ubicación presentan condiciones desfavorables para el suministro de electricidad. En resumen, la herramienta sugiere 76 paneles solares, 14 turbinas eólicas y un biodigestor de 71,75 m3 para electrificar Las Nubes. Con esto, el consumo per cápita pasaría de 18,26 a 70,95 kWh mensuales, se mejoraría la calidad de vida de la comunidad, en materia de educación, salud y economía, además disminuiría la emisión de gases de efecto invernadero por el uso de energías limpias.

Las Nubes is a farm village, located 3 kilometers away from Avenida Circunvalar in Barranquilla. Since its establishment in 1980, this community has not had access to Electric power continuous coverage, which has had an impact in its quality of life. The necessity arises for a solution to guarantee a reliable power access, hence this proposal of a heuristic that allows to dimension a hybrid electrical system based in Photovoltaic, Wind-power and Biomass energy. This method uses fundamentals of optimization, simulation, factor comparing, data analysis and mathematical models, to establish a prompt, high quality solution In order to achieve the proposed goals in this project, three stages were developed. In the first stage, Diagnostic, a field trip was made for data collection. The second stage, Investigation, included an initial data analysis to determine the tools and concept to be used. Finally Stage 3, Design, where the solution was developed factoring restrictions such as availability, capacity and resources yield. The heuristic initially allows to calculate the quantity of solar panels and wind power generators needed to supply the power consumption of the village. In it is second phase, it estimates the participation of each one of the systems in order to supply the monthly demand. This method is intended to serve as a planning tool for Power-Access programs that otherwise will not be feasible due to difficulties to access the countrywide power grid. In sum, the tool suggests the use of 76 solar panels, 14 wind-powered turbines and a 71.75 m3 biodigester to give a continuous power access to Las Nubes. Per capita consumption would rise from 18.26 to 70.95 kWh per month. Quality of life conditions in the community would be improved, setting up easier access to education, health and community economy while also being environmentally friendly due to the use of clean energy sources.