Estudio para implementación de sistemas de generación fotovoltaica para el suministro energía eléctrica en estaciones de Metrolínea

dc.contributor.advisorMuñoz Maldonado, Yecid Alfonsospa
dc.contributor.advisorAcero Caballero, Mario Jonatanspa
dc.contributor.authorFlórez Vargas, Pablo Danielspa
dc.contributor.authorMendoza Valbuena, Carlos Javierspa
dc.contributor.cvlacMuñoz Maldonado, Yecid Alfonso [0001478388]*
dc.contributor.googlescholarMuñoz Maldonado, Yecid Alfonso [Flz965cAAAAJ]*
dc.contributor.researchgroupGrupo de Investigación Recursos, Energía, Sostenibilidad - GIRESspa
dc.contributor.researchgroupGrupo de Investigaciones Clínicasspa
dc.contributor.scopusMuñoz Maldonado, Yecid Alfonso [56205558500]*
dc.coverage.campusUNAB Campus Bucaramangaspa
dc.coverage.spatialBucaramanga (Santander, Colombia)spa
dc.date.accessioned2020-09-27T18:32:52Z
dc.date.available2020-09-27T18:32:52Z
dc.date.issued2019-11-30
dc.degree.nameIngeniero en Energíaspa
dc.description.abstractEste trabajo contempla el estudio de viabilidad de la implementación de sistemas solares fotovoltaicos, para cubrir parte o totalidad de la demanda de las estaciones troncales de la empresa de transporte de servicio público, METROLÍNEA S.A. Siguiendo los lineamientos y regulación asignados en la Resolución CREG 030 del 2018. La caracterización de la demanda de las estaciones se define a partir de un estudio, en el cual se identificó el inventario de equipos que se encuentran instalados en las estaciones de transporte, de acuerdo a su potencia y horas de uso se calcularon los perfiles de carga. Se tomó la medición de los contadores para validar la caracterización de equipos realizada, contrastando la demanda energética mensual emitida por factura del comercializador. La estación de Provenza significo un caso especial, ya que cuenta con un edificio operativo de oficinas, se realizó la curva característica de su demanda mediante la toma de la medición del contador de manera horaria. Se plantean los escenarios en sistemas aislados y conectados a la red, desde el punto de vista técnico-financiero, a fin de aportar un dictamen de viabilidad. En los sistemas conectados a red se estudiaron los escenarios de autoconsumo y balance. En el estudio técnico se evalúa la cantidad del recurso solar con la que se cuenta diariamente a lo largo del año (HSP), así como las posibles pérdidas representadas mediante un índice de rendimiento (PR), a partir del establecimiento de las potencias instaladas de generación para cada una de las estaciones. En el estudio costos se caracteriza la viabilidad de implementación de estos sistemas en distintos escenarios, para 4 estaciones tipo representativas mediante el cálculo del VPN, TIR y periodo de recuperación, teniendo como punto de partida la información técnica en términos de potencia instalada y generación de energía. Por último, se evalúan los resultados obtenidos de estos dos estudios, con el fin de determinar la viabilidad de la implementación de las instalaciones fotovoltaicas en cada una de las estaciones tipo. Se determina la viabilidad de implementación en 4 estaciones tipo, de lo cual es hallado que, al tener un factor de pérdidas por sombras del 0% y una disponibilidad de red para cubrir una parte de la demanda. Según el análisis de costos hecho, se encontró que la estación de mayor consumo (Provenza Oriente – Occidente) es viable implementar sistemas fotovoltaicos, ya que el total de energía que se genera, se va consumiendo, la TIR de esta estación es de 14,04% y su tiempo de recuperación de la inversión es de 8 años.spa
dc.description.abstractenglishThis work includes the feasibility study of the implementation of photovoltaic solar systems, to cover part or all of the demand of the trunk stations of the public service transport company, METROLÍNEA S.A. Following the guidelines and regulation assigned in CREG Resolution 030 of 2018. The characterization of the demand of the stations is defined from a study, in which the inventory of equipment that is installed in the transport stations was identified, of According to its power and hours of use, the load profiles were calculated. The measurement of the meters was taken to validate the characterization of the equipment carried out, contrasting the monthly energy demand issued by the marketer's invoice. The Provence station was a special case, since it has an operational office building, the characteristic curve of its demand was made by taking the meter measurement on an hourly basis. The scenarios are raised in isolated systems and connected to the network, from the technical-financial point of view, in order to provide a feasibility opinion. In the systems connected to the network, the self-consumption and balance scenarios were studied. The technical study evaluates the amount of solar resource that is available daily throughout the year (HSP), as well as the possible losses represented by a performance index (PR), based on the establishment of the installed powers of generation for each of the stations. The cost study characterizes the feasibility of implementing these systems in different scenarios, for 4 representative type stations by calculating the NPV, IRR and recovery period, taking as a starting point the technical information in terms of installed power and generation of Energy. Finally, the results obtained from these two studies are evaluated in order to determine the feasibility of the implementation of photovoltaic installations in each of the type stations. The feasibility of implementation in 4 standard stations is determined, of which it is found that, having a shadow loss factor of 0% and a network availability to cover a part of the demand. According to the cost analysis made, it was found that the station with the highest consumption (East - West Provence) is viable to implement photovoltaic systems, since the total energy that is generated is consumed, the IRR of this station is 14, 04% and its payback time is 8 years.eng
dc.description.degreelevelPregradospa
dc.description.learningmodalityModalidad Presencialspa
dc.description.tableofcontentsLISTA DE TABLAS ................................................................................................. 9 LISTA DE GRÁFICAS ........................................................................................... 11 LISTA DE ILUSTRACIONES ................................................................................ 12 LISTA DE ECUACIONES ...................................................................................... 13 LISTA DE ANEXOS .............................................................................................. 14 GLOSARIO ............................................................................................................ 16 1. MARCO REFERENCIAL ............................................................................. 21 1.1. RESOLUCIÓN No. 030 DE 2018 ............................................................. 21 1.2. INCENTIVOS TRIBUTARIOS DE LA LEY 1715 DE 2014 ....................... 23 1.2.1. Deducción del valor a pagar sobre impuesto sobre la renta: ............. 23 1.2.2. Depreciación acelerada ...................................................................... 23 1.2.3. Exclusión de y servicios del IVA ......................................................... 24 1.2.4. Exención de gravámenes arancelarios .............................................. 24 1.3. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 2050 – NTC2050.............................. 24 1.4. DIMENSIONADO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS ............................. 25 1.4.1. Horas de sol pico (HSP) ..................................................................... 26 1.4.2. Dimensionado de sistemas fotovoltaicos aislados ............................. 26 1.4.3. Dimensionado de un sistema fotovoltaico grid tied ............................ 32 1.4.4. Coeficiente de rendimiento (performance ratio) ................................. 33 1.4.5. Pérdidas por factores medioambientales ........................................... 34 1.4.6. Pérdidas por factores técnicos ........................................................... 37 1.4.7. PVsyst ................................................................................................ 38 1.4.8. Separación entre paneles .................................................................. 38 COSTOS ASOCIADOS ...................................................................................... 39 1.4.9. Monto de la inversión ......................................................................... 39 1.4.10. Criterios de bondad financiera ........................................................ 39 1.5. ESTADO DEL ARTE ................................................................................ 40 2. OBJETIVO GENERAL ................................................................................ 42 2.1. OBJETIVOS ESPECIFICOS ....................................................................... 42 2.1.1. Caracterizar los posibles consumos de energía en las estaciones de Metrolínea. ....................................................................................................... 42 2.1.2. Dimensionar los sistemas y área disponible en los techos de las estaciones de Metrolínea para la instalación de los paneles de acuerdo a geometría y porcentaje de energía a suplir. .................................................... 42 2.1.3. Determinar de la alternativa más viable a implementar (grid-tied u offgrid) según las características de cada estación. ............................................ 42 2.1.4. Evaluar la producción potencial de energía solar disponible en la zona con el fin de determinar los costos asociados al proyecto. .............................. 42 3. METODOLOGÍA .......................................................................................... 42 3.1. DETERMINACIÓN Y RECOPILACIÓN DE LA INFORMACIÓN BASE ... 43 3.2. PARÁMETROS TECNICOS Y DIMENSIONAMIENTO DE LOS SISTEMAS GRID TIED O OFF GRID ................................................................ 43 3.3. TERCERA ETAPA: DIMENSIONAMIENTO ELÉCTRICO DE ESTACIONES TIPO ........................................................................................... 44 3.4. CUARTA ETAPA: COSTOS ASOCIADOS AL PROYECTO ................... 44 3.5. QUINTA ETAPA: RESULTADOS DEL ESTUDIO TECNICO REALIZADO 44 4. DETERMINACIÓN Y RECOPILACIÓN DE LA INFORMACIÓN BASE ...... 44 4.1. RECONOCIMIENTO FÍSICO DE LAS ESTACIONES ............................. 44 4.2. CARACTERIZACIÓN DE LA DEMANDA ................................................ 45 4.3. AREA DISPONIBLE EN ESTACIONES DE SISTEMA ............................ 51 4.4. RECOPILACIÓN DE DATOS METEOROLÓGICOS ............................... 52 5. PARÁMETROS TÉCNICOS Y DIMENSIONAMIENTO DE LOS SISTEMAS 53 5.1. CARACTERIZACIÓN Y DIMENSIONAMIENTO DE SISTEMAS AISLADOS ......................................................................................................... 53 5.2. CARACTERIZACIÓN DE LOS ESCENARIOS DE CONEXIÓN A RED .. 56 5.2.1. Límite de conexión a transformadores ............................................... 58 5.2.2. Selección de escenarios de AGPE para el estudio ............................ 58 5.2.3. Análisis de tecnologías fotovoltaicas para el estudio ......................... 59 5.2.4. Dimensionamiento de los sistemas fotovoltaicos conectados a red en Pvsyst 60 5.2.6. Selección y descarte de estaciones tipo. ........................................... 76 6. DIMENSIONAMIENTO ELÉCTRICO DE ESTACIONES TIPO ................... 78 6.1. PASOS PARA EL DIMENSIONADO DEL CABLEADO Y PROTECCIÓN CONTRA SOBRECORRIENTE ......................................................................... 78 7. COSTOS ASOCIADOS AL PROYECTO .................................................... 81 7.1. COSTOS ASOCIADOS PARA SISTEMA CONECTADO A LA RED ...... 83 7.2. COSTOS ASOCIADOS PARA SISTEMAS AISLADOS .......................... 87 7.3. COSTOS ASOCIADOS PARA AUTOCONSUMO ................................... 90 8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................... 93 8.1. CONCLUSIONES ..................................................................................... 93 8.2 RECOMENDACIONES ................................................................................ 94 9. BIBLIOGRAFIA ........................................................................................... 95 10. ANEXOS ...................................................................................................... 99spa
dc.format.mimetypeapplication/pdfspa
dc.identifier.instnameinstname:Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABspa
dc.identifier.reponamereponame:Repositorio Institucional UNABspa
dc.identifier.repourlrepourl:https://repository.unab.edu.cospa
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/20.500.12749/7256
dc.language.isospaspa
dc.publisher.grantorUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABspa
dc.publisher.programPregrado Ingeniería en Energíaspa
dc.relation.references[1] Integración de las energías renovables no convencionales UPME, 2015spa
dc.relation.references[2] COMISION DE REGULACION DE ENERGIA Y GAS. Compendio regulación de las actividades de autogeneración a pequeña escala y de generación distribuida en el Sistema Interconectado Nacional. Bogotá, Colombia. CREG, 2018spa
dc.relation.references[3] ESSA, “Solicitud de conexión para Autogeneradores a pequeña escala (AGPE) y generadores distribuidos (GD),” 2019. [Online]: https://www.essa.com.co/site/clientes/eses/nuestrosproductosyservicios/autogeneradores.aspx. {13-May-2019}.spa
dc.relation.references[4] CÓDIGO ELÉCTRICO COLOMBIANO – NORMA TECNICA COLOMBIANA - NTC2050spa
dc.relation.references[5] C. Vásquez, M, Tobajas, Instalaciones Solares Fotovoltaicas, De la U. Madrid, 2015spa
dc.relation.references[6] Dimensionamiento de Sistemas Fotovoltaicos aislados.- University Carlos III de Madrid, Autor: Marcos Serrano Hernandezspa
dc.relation.references[7] S. Ramirez Castaño, Redes de Distribución de Energía. 2014spa
dc.relation.references[8] Alonso Lorenzo, José. “Consideraciones Previas para calcular una instalación fotovoltaica aislada” {En línea}. {2010} disponible en ( https://www.sfe-solar.com/wpcontent/uploads/2011/08/Sunfields_Manual-Calculo_Fotovoltaica_Autonomas.pdfspa
dc.relation.references[9] M. J. V Vázquez, J. M. a Márquez, and F. S. Manzano, “A methodology for optimizing stand-alone PV-system size using parallel-connected DC/DC converters,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 55, no. 7, pp. 2664–2673, 2008.spa
dc.relation.references[10] Información Técnica SMA – Coeficiente de rendimiento, Factor de calidad de la instalación fotovoltaicaspa
dc.relation.references[11] PVsyst.com – PVsyst 6 help.spa
dc.relation.references[12] M. T. M. Larocca and C. A. Cadena, “DEGRADACIÓN DE MODULOS 101 [FOTOVOLTAICOS Y SU INFLUENCIA EN LA PÉRDIDA DE POTENCIA M.T. Montero Larocca 1 , C.A. Cadena 1 y M.J.L. Tamasi 2 1,” vol. [18, pp. 77–84, 2014spa
dc.relation.references[13] S. J. Ransome and J. H. Wohlgemuth, “kWh/kWp dependency on PV technology and balance of systems performance,” Conf. Rec. Twenty-Ninth IEEE Photovolt. Spec. Conf. 2002., no. 1, pp. 1420–1423, 2002.spa
dc.relation.references[14] M. Kacira, M. Simsek, Y. Babur, and S. Demirkol, “Determining optimum tilt angles and orientations of photovoltaic panels in Sanliurfa, Turkey,” Renew. Energy, vol. 29, no. 8, pp. 1265–1275, 2004spa
dc.relation.references[15]E. Visser and A. Held, “Methodologies for estimating Levelised Cost of Electricity (LCOE) - Implementing the best practice,” Ecofys, p. 35, 2014spa
dc.relation.references[16] Energy Cities, The European association of cities in energy transitionspa
dc.relation.references[17] EL COMERCIO, “5 paradas de buses se iluminan con energía solar en Quito” {En línea}. 16 de febrero de 2014 {7 de agosto de 2019}. Disponible en: (https://www.elcomercio.com/tendencias/tecnologia/paradas-de-buses-seiluminan.html)spa
dc.relation.references[18] “XM - Compañía de Expertos en Mercados S.A. ESP - Demanda de Energía Nacional,” 2015. [Online]. http://informesanuales.xm.com.co/2015/SitePages/operacion/3-1-Demanda-deenergia-nacional.aspxspa
dc.relation.references[19] N. E. Hernández Rueda and X. A. Ramírez Contreras, “Estudio Sobre la Sustitución por Energías Renovables (Solar Fotovoltaica) en las Instituciones Educativas de Básica Primaria y Secundaria en Colombia: Análisis y Posibilidades,” Economista, División Ciencias Económicas y Administrativas, Facultad de Economía, Universidad Santo Tomas, Bucaramanga, Colombia, 2015.spa
dc.relation.references[20] D. Silva Zapata, N. Núñez Fuentes, and G. Valencia Ochoa, “2o Congreso de Energía Sostenible en Colombia: Retos y Beneficios de su Implementación - Aprovechamiento de las Fuentes No Convencionales de Energía en la Costa Norte Colombiana,” pp. 92–98.spa
dc.relation.references[21] Ingelibre, “Influencia de la irradiación y temperatura sobre una placa fotovoltaica,” 2014. [Online]. https://ingelibreblog.wordpress.com/2014/11/09/influencia-de-la-irradiacion-yemperatura-sobre-unaplaca-fotovoltaica/spa
dc.relation.references[22] SIEL, “Fondos de Apoyo Financiero para Los Sectores de Energía Eléctrica.” [Online]. http://www.siel.gov.co/siel/Inicio/Fondos/tabid/61/De fault.aspx.spa
dc.relation.references[24]Molano, Daniel, Orjuela Velandia, Diego, Torres Silva, Álvaro y Vélez Flores, Ludys. Iluminación de las estaciones de trasmilenio utilizando la energía solar. Bogotá D.C, 2013, 202p. Trabajo de grado (Especialización en gerencia de proyectos). Universidad Piloto de Colombia. Facultad de ciencias sociales y empresariales. Economíaspa
dc.relation.references[25] Ocampo Acosta, María. Estaciones ecológicas de servicio público para la movilidad urbana en la ciudad de Pereira. Pereira, 2015, 142p.Trabajo de grado. Universidad católica de Pereira. Facultad de arquitectura y diseño.spa
dc.relation.references[26] ARDILA GUEVARA Andres F. Dimensionamiento óptimo de sistemas solares fotovoltaicos grid-tied y stand-alone, Bucaramanga 2015. Trabajo de grado (Ingeniero en energía), Universidad Autónoma de Bucaramanga. Ingenierias Fisicomecánicasspa
dc.relation.references[27] ECOINVENTOS, ¿Cuáles son las mejores baterías para sistemas solares fotovoltaicos? {En línea}. {1 de junio de 2019}. Disponible en (https://ecoinventos.com/baterias-para-sistemas-solares-fotovoltaicos/)spa
dc.relation.references[28]TECNOCIO, “Diferencias entre baterías de Gel, Plomo / AGM y Litio: Características” {En línea}. {21 de marzo de 2016} Disponible en: (https://tecnocio.com/blog/diferencias-entre-baterias-de-gel-plomo-agm-y-litiocaracteristicas/)spa
dc.relation.references[29] “Estudio Comparativo de los sistemas fotovoltaicos con inyección a la red monocristalino, policristalino y amorfo instalados en CEL”, FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA. Autor: FELIPE ANTONIO HERNANDEZ NEJÍVARspa
dc.relation.references[30] Meteonorrm,” Horizonte de sombreado” 2019. [En línea]: https://meteonorm.com/en/horizon-tiles. [9 Sep 2019].spa
dc.relation.references[31] Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía. Pliego de Condiciones Técnicas de Instalaciones Conectadas a Red. Madrid, España. IDAE, 2011.spa
dc.relation.references[32] Galindo Noguera Ana L., 10 de Agosto 2019, Instalaciones Eléctricas – Diseño de Instalaciones fotovoltaicas, [Diapositivas], Recuperado de: [https://tema.unab.edu.co/course/view.php?id=1453]spa
dc.relation.references[34] A. Muñoz-santiago, J. Urquijo-Vanstrahlengs, A. Castro-Otero, and J. Lombana, “Pronóstico del precio de la energía en Colombia utilizando modelos arima con igarch,” Rev. Econ. del Rosario, vol. 20, no. 1, pp. 127–161, 2017spa
dc.relation.references[35] Universidad de JAEN, Escuela Politécnica Superior, trabajo fin de grado, Simulación de instalaciones fotovoltaicas con PVsyst, Autor: CARLOS GARGÍA CASTRO, Septiembre 2015.spa
dc.relation.referencesFigura 1. ESSA, “Solicitud de conexión para Autogeneradores a pequeña escala (AGPE) y generadores distribuidos (GD)” {En línea}. Bucaramanga: {2012}. Disponible en http://www.essa.com.co/site/clientes/eses/nuestrosproductosyservicios/autogenera dores.aspxspa
dc.relation.referencesFigura 2: FUERTES, Mikel” ¿Puedo poner un panel solar en mi casa? Situación legal de la energía fotovoltaica” {En línea}. {13 de octubre del 2016} Disponible en: (http://www.extremaduraprogresista.com/deportes/45-ciencia-y-tecnologia/23366ipuedo-poner-un-panel-solar-en-mi-casa-situacion-legal-de-la-energia-fotovoltaica)spa
dc.relation.referencesFigura 3: INGEMECANICA “Instalación Solar Fotovoltaica para Vivienda” {En línea}. Disponible en: (https://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn192.html)spa
dc.relation.referencesFigura 4: GALLEGO, Manu “AUTOCONSUMO Y BALANCE NETO, O COMO PONER PUERTAS AL CAMPO.” {En línea}. {4 de junio de 2013} Disponible en: http://maga-atc.blogspot.com/2013/06/autoconsumo-y-balance-neto-o-comoponer.htmlspa
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccessspa
dc.rights.accessrightshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2spa
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia*
dc.rights.localAbierto (Texto Completo)spa
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/*
dc.subject.keywordsEnergy engineeringeng
dc.subject.keywordsTechnological innovationseng
dc.subject.keywordsEnergyeng
dc.subject.keywordsFeasibilityeng
dc.subject.keywordsTechnical-financial studyeng
dc.subject.keywordsSmall-scale self-generationeng
dc.subject.keywordsResolution 030 of 2018eng
dc.subject.keywordsPower supplyeng
dc.subject.keywordsEnergetic resourceseng
dc.subject.keywordsSolar cellseng
dc.subject.lembIngeniería en energíaspa
dc.subject.lembInnovaciones tecnológicasspa
dc.subject.lembEnergíaspa
dc.subject.lembAbastecimiento de energíaspa
dc.subject.lembRecursos energéticosspa
dc.subject.lembCélulas solaresspa
dc.subject.proposalViabilidadspa
dc.subject.proposalEstudio técnico-financierospa
dc.subject.proposalAutogeneración a pequeña escalaspa
dc.subject.proposalResolución 030 de 2018spa
dc.titleEstudio para implementación de sistemas de generación fotovoltaica para el suministro energía eléctrica en estaciones de Metrolíneaspa
dc.title.translatedStudy for the implementation of photovoltaic generation systems for the supply of electricity in Metrolínea stationsspa
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.driverinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis
dc.type.hasversioninfo:eu-repo/semantics/acceptedVersion
dc.type.localTrabajo de Gradospa
dc.type.redcolhttp://purl.org/redcol/resource_type/TP

Archivos

Bloque original

Mostrando 1 - 3 de 3
Cargando...
Miniatura
Nombre:
2019_Tesis_PAblo_Daniel_Florez_Vargas.pdf
Tamaño:
3.57 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Descripción:
Tesis
Cargando...
Miniatura
Nombre:
2019_Presentacion_Pablo_Daniel_Florez_Vargas.pdf
Tamaño:
2.74 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Descripción:
Presentación
Cargando...
Miniatura
Nombre:
Licencia_Carlos.pdf
Tamaño:
581.43 KB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Descripción:
Licencia

Bloque de licencias

Mostrando 1 - 1 de 1
Cargando...
Miniatura
Nombre:
license.txt
Tamaño:
1.71 KB
Formato:
Item-specific license agreed upon to submission
Descripción: