Diseño de una comunidad energética en zonas no interconectadas: Un caso de estudio en Nazareth y Puerto Estrella

Abstract

Esta tesis aborda el déficit de servicio eléctrico en las Zonas No Interconectadas (ZNI) de Nazareth y Puerto Estrella (Uribia, Colombia), una región con un 96% de población indígena Wayúu que recibe de 6 a 16 horas de servicio discontinuo desde una central de poligeneración diésel-fotovoltaica. Se diseña y evalúa una Comunidad Energética (CE) bajo un modelo de autogeneración colectiva y gobernanza cooperativa, adaptado a las tradiciones locales. El componente central de la propuesta es un Sistema de Gestión Energética (SGE) basado en un modelo de optimización de Programación Lineal Entera Mixta (MILP), cuyo objetivo es minimizar los costos asociados a la generación (principalmente a compra de combustible para los generadores Diesel). Este modelo se implementa con una estrategia de horizonte móvil para gestionar la planificación de un año completo (8760 horas), logrando extender el suministro eléctrico a 24 horas continuas mediante la gestión óptima del despacho y el almacenamiento de energía, basado en EGEs (Estrategias de Gestión de la energía) como seguimiento a la demanda, seguimiento al ciclo de carga de baterías y gestión a la demanda. Adicionalmente, se demuestra, a partir de una caracterización del potencial energético local, que la integración de un aerogenerador permite eliminar el uso de la generación diésel durante la operación normal, remitiéndolo a un sistema de respaldo para contingencias. El desempeño de la CE se evaluó mediante indicadores técnicos, económicos y sociales (Margen de Reserva [MR], Índice de Energía No Suministrada [IENS], SOC1, SOC2, ECO13, ENV1) a través de tres escenarios de crecimiento de la demanda (pesimista, conservador y optimista). Los resultados indican que la CE gestionada por el SGE cumple las metas de desempeño para todos los indicadores en los tres escenarios, con la excepción del indicador social SOC1, cuyas razones se analizan en el documento. Se concluye que el modelo de CE propuesto representa una alternativa técnica y económicamente viable para alcanzar la autonomía energética en comunidades remotas con características similares.