Diseño de un modelo de localización de plantas de producción de biogás en el Departamento del Atlántico

Abstract

El problema que ha dado lugar a la presente propuesta de diseño es el desconocimiento acerca de la ubicación de plantas de producción de biogás en el Departamento del Atlántico. Lo que ocasiona: desaprovechamiento de fuentes alternativas de energía y la consecuente emisión de gases contaminantes al medio ambiente y agotamiento de los recursos naturales. Por lo tanto, se propone un modelo de programación entera mixta no lineal (MINLP) para conocer las ubicaciones que minimicen los costos totales. Para la construcción del modelo se realizó la caracterización de los municipios que potencialmente podrían ser proveedores de biomasa, estimando el potencial energético obtenido de residuos agrícolas y pecuarios. Por otro lado, se caracteriza el Departamento de acuerdo al número de usuarios no regulados y su demanda anual de energía. Además, se calculan los costos de transporte de los residuos teniendo en cuenta el número de viajes y las distancias recorridas, así como el costo de transmitir la energía eléctrica, por último, se estima un costo promedio por GWh que tiene en cuenta la inversión de abrir una planta. Debido a que existen pocos estudios relacionados a la temática, se trabajó con datos proporcionados por la literatura, esto constituyó la principal limitación. El modelo se resolvió con el programa GAMS utilizando el solver SHOT. Se obtuvo que los municipios de Malambo y Ponedera son los más adecuados para el establecimiento de las plantas de producción de biogás, teniendo un mínimo costo de $35.850 millones anuales. La ejecución de proyectos de esta naturaleza crearía una fuente de ingresos para aquellas personas que se dedican a actividades de agricultura y ganadería, y en aquellos lugares donde estén las plantas se necesitaría mano de obra para su operación y mantenimiento. Además, se aprovecharían residuos que generan gases de efecto invernadero y se promovería el uso de los recursos renovables.

Problem that has led to this design proposal is lack of awareness about biogas production plants ubication at the Atlántico Department. What it causes: waste of alternative energy sources and consequent emission of polluting gases into the environment and depletion of natural resources. Therefore, it is proposed a mixed integer nonlinear programming (MINLP) to know locations that minimizes total costs. For model construction it has been made a characterization of municipals that could be potential biomass suppliers, estimating the energy potential obtained from agricultural and livestock waste. Furthermore, Department is characterized according to the number of unregulated users and their annual energy demand. In addition, waste transport cost is calculated considered the number of trips and distances traveled, as well as the cost of transmitting electricity, finally, an average cost per GWh is estimated that consider the investment of opening a plant. Because there are few studies related to this topic, we worked with data provided by literature, this was the main limitation. The model was solved with GAMS program using SHOT solver. It was obtained that municipalities of Malambo and Ponedera are the most suitable to establishment of biogas production plants, having a minimum cost of $35.850 millions per year. Project executions of this nature would create a source of incomes for those engaged in agriculture and livestock activities, and in those places where plants are, labor would be needed for their operation and maintenance. Additionally, waste generated by greenhouse gases would be used and use of renewable resources would be promoted.