Análisis de la complementariedad energética en Colombia y su impacto en la confiabilidad del sistema eléctrico colombiano.

Abstract

Esta tesis analiza la complementariedad energética de fuentes de energía renovables -solar, eólica e hidroeléctrica- en Colombia, evaluada desde la estacionalidad del ciclo anual y el impacto del ENSO. Se regionaliza el potencial para el desarrollo de este tipo de proyectos en regiones definidas en 10 clústeres o clases por tecnología, hallados mediante el algoritmo de Clustering K-means, que agrupa zonas según la similitud de las magnitudes de radiación solar, velocidad del viento y precipitación y su estacionalidad anual.

Mediante el modelo MPODE, se simula la generación esperada de proyectos de generación solar, eólica e hidroeléctrica a filo de agua, evaluando su impacto en el SIN en un horizonte de 20 años. Se encontró que los proyectos solares ubicados en la región Caribe y Centro sobre el Valle del Magdalena, los proyectos eólicos en La Guajira y zona Costera del Caribe y las plantas hidroeléctricas hacia el sur del país, en Nariño y Cauca, son los que mejor complementan la generación de las plantas hidroeléctricas existentes, al tener una mayor producción de energía cuando estas últimas se ven afectadas por sequias.

Los bajos factores de planta de los proyectos solares, su alta variabilidad y el hecho que no generen las 24 horas del día, hacen que este tipo de energías tengan un bajo aporte en la confiabilidad del sistema, requiriéndose la construcción de gran cantidad de potencia instalada, comparada con fuentes más firmes como la termoeléctrica o hidráulica con embalse, para el cubrimiento de una demanda en crecimiento (texto tomado de la fuente).

This thesis analyzes the energy complementarity of renewable energy sources—solar, wind, and hydroelectric—in Colombia, evaluated based on the seasonality of the annual cycle and the impact of ENSO. The potential for the development of these projects is regionalized into 10 clusters by technology, identified through the K-means clustering algorithm, which groups areas according to the similarity of solar radiation, wind speed, precipitation, and their annual seasonality.

Using the MPODE model, the expected generation of run-of-river solar, wind, and hydroelectric projects is simulated, assessing their impact on the National Interconnected System (SIN) over a 20-year horizon. The results show that solar projects located in the Caribbean region and the Magdalena Valley, wind projects in La Guajira and the Caribbean coastal area, and hydroelectric plants in the south of the country, in Nariño and Cauca, provide the best complement to the generation of existing hydroelectric plants, as they produce more energy when the latter are affected by droughts.

Nevertheless, the factors like low capacity of solar projects, their high variability, and their non-continuous generation limit their contribution to system reliability. This makes it necessary to install a large amount of additional capacity compared to firmer sources such as thermoelectric or reservoir-based hydroelectric plants, in order to meet growing demand.