Maestría en Energías Renovables
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- ÍtemAcceso AbiertoMetodología para determinar el potencial de reemplazo de combustible Diesel por hidrógeno verde en Zonas No Interconectadas (ZNI) de Colombia(2023-02-17) Lizarazo Sandoval, Claudia Jeanneth; Martinez Rojas, Daniel Gerardo; Rodríguez Patarroyo, Diego Julián; Gómez Galindo, María FernandaEl presente trabajo propone una metodología que permite la selección de una Zona No Interconectada en Colombia a partir de criterios como el alto consumo de Diesel, el número de usuarios y el precio del combustible y desarrolla un diseño de prefactibilidad de un sistema híbrido (Solar + Celda de Combustible de Hidrógeno verde) con el cual se pueda satisfacer la demanda de energía de la zona las 24 horas del día. Como resultado de la metodología se obtiene el dimensionamiento de un parque fotovoltaico, del sistema de generación de hidrógeno y de las celdas de combustible, sistema que cubrirá la demanda de la cabecera municipal de Puerto Leguizamo.
- ÍtemAcceso AbiertoGeotermia de baja entalpía a partir de aguas asociada a la de producción crudo de un campo petrolero en la cuenca colombiana de los Llanos Orientales(2022-12-28) Vargas Ávila, Diana Isabel; Pérez Gordillo, Andrés MauricioEn este trabajo se analiza la viabilidad técnica de aprovechar el calor del agua asociada a la producción de crudo como recurso geotérmico antes de la reinyección para la generación de electricidad mediante la simulación de un Ciclo Orgánico Rankine (ORC) de un campo de producción de crudo pesado en los Llanos Orientales. Se analiza la eficiencia térmica del ciclo con tres diferentes fluidos de trabajo: propano, n-butano y el refrigerante a base de fluorocarbono R-134a y se realiza una sensibilidad con los caudales y temperaturas máximas y mínimas registrados. La incorporación de iniciativas de cogeneración de energía limpia permitirá la reducción de emisiones y posiblemente costos de operación al sustituir combustibles fósiles en las actividades de extracción y producción en los campos petroleros
- ÍtemAcceso AbiertoCompetitividad de Colombia como productor y exportador de hidrógeno verde y su derivado amoniaco verde(2023-01-05) Rozo Mendieta, Claudia Patricia; Hernández Corredor, Omar Javier; González Martínez, Julián Eduardo; Gómez Galindo, María FernandaEl sistema energético mundial se encuentra en una transición en sus modelos de producción, distribución y consumo. Tradicionalmente la mayoría de las fuentes de energía están basadas en combustibles fósiles, responsables de emisiones de gases efecto invernadero, propiciando de manera significativa el calentamiento global. Es aquí donde los sistemas de energías renovables demuestran ser útiles para cumplir con los objetivos de una economía global de bajas emisiones que consigan la neutralidad climática. Dada su versatilidad como vector de energía de cero emisiones, el amoniaco verde derivado del hidrógeno verde producido por medio de electrólisis del agua usando energías renovables los posicionan como una alternativa real para la industria energética y la sustentabilidad del planeta; debe indicarse, sin embargo, que en la actualidad su costo de producción es alto si se compara contra el hidrógeno y el amoniaco producidos y transportados por rutas convencionales basadas en combustibles fósiles. Colombia cuenta con una ubicación geográfica privilegiada, su potencial de generación de energías renovables ya la posicionan como líder de la región; destacan de sobremanera la capacidad eólica y solar, elementos esenciales para minimizar los costos asociados a la producción de hidrógeno y amoniaco verde. Este trabajo evalúa los costos del proceso de producir un kilo de amoniaco verde a partir del hidrógeno verde mediante la modelación técnica y económica de un proyecto tipo para analizar la competitividad efectiva como productor y exportador de amoniaco verde en aras de posicionarle como un motor de desarrollo y crecimiento social y económico del país
- ÍtemAcceso AbiertoTransformación de gas de TEA para la reducción de gases de efecto invernadero en el departamento del Meta, Colombia(2023-01-23) Castro Castro, Hector Uriel; Gómez Galindo, María FernandaDentro de los compromisos adquiridos por Colombia en el marco del Acuerdo de París, se encuentran: 1. Reducir el 20% de sus emisiones de Gases de Efecto Invernadero – GEI para 2030, teniendo como punto de partida el inventario de emisiones nacionales de 2010. 2. Aumentar la reducción de sus emisiones de GEI a un 30% si recibe apoyo internacional. En línea con los compromisos nacionales, Ecopetrol plantea en su estrategia corporativa la necesidad de fortalecer a través de propuestas y proyectos, la transición energética, para esto tiene dentro de sus compromisos el de cero emisiones netas de carbono para el 2050 [1], para lo cual enfoca sus esfuerzos en el proceso de descarbonización y por ende en la disminución de los gases efecto invernadero, esto como se mencionó anteriormente, en línea con los compromisos adquiridos por Colombia en el marco del Acuerdo de Paris. Este proyecto busca formular una propuesta que ayude a mejorar los procesos internos relacionados con el tratamiento del crudo y que en la actualidad están generando impacto ambiental y económico, es decir que para nuestro caso se pretende aprovechar el gas de TEA o también conocido como gas residual o gas de antorcha que resulta del proceso de producción de petróleo, y transformarlo en una nueva forma de energía que aporte a los procesos industriales de la compañía, para esto se buscaran nuevas tecnologías y aplicaciones que en algún momento no eran posibles por la misma complejidad de los procesos y por el gran nivel de riesgo que implica intervenir el sistema de seguridad y de alivio de una estación de tratamiento de crudo. Los estudios realizados a nivel internacional relacionados sobre la recuperación, tratamiento y aprovechamiento de gas de antorcha han mostrado y evidenciado un avance tecnológico que puede generar opciones o posibles soluciones con un nivel de incertidumbre mucho menor, al de hace unos años atrás, sin embargo, lo que se ha podido evidenciar de la información reunida es que este tipo de proyectos, que se enfocan en el tratamiento del gas de antorcha tienden a tener un costo alto, eso sí, hablando desde el punto de vista económico, algo contradictorio al gran beneficio ambiental que genera la aplicación de este tipo de proyectos que terminan siendo ambientalmente muy positivos para la disminución de gases efecto invernadero y por consiguiente ayudan a disminuir la velocidad creciente de la temperatura hacia un calentamiento global mayor que afectaría y pondría en riesgo la salud y vida del ser humano
- ÍtemAcceso AbiertoCaracterización energética de paneles fotovoltaicos bifaciales bajo efecto albedo en superficies de agua en un prototipo de aireador solar flotante(2022-12-19) González Castaño, Santiago; González Quintero, Reinaldo; Obando Bravo, Germán DaríoEste proyecto estudia en qué medida la radiación por efecto albedo en espejos de agua aumenta la eficiencia de los sistemas fotovoltaicos flotantes con módulos bifaciales. Para ello, se diseñó e implementó un sistema fotovoltaico bifacial sobre un cuerpo acuático. La caracterización de este sistema se hizo a través del desarrollo de un sistema de adquisición de datos capaz de tomar medidas de voltaje, corriente, potencia y energía. Los datos obtenidos fueron luego contrastados con los datos técnicos nominales suministrados por el fabricante de los paneles bifaciales empleados.
- ÍtemAcceso AbiertoAnálisis de datos en el consumo energético como parte de una metodología de gestión energética(2023-01-17) Zorrilla Ramírez, Daniel Sebastián; Rivera Buitrago, Iván Mauricio; Celeita Rodríguez, David FelipeEl incremento registrado y la proyección exponencial al alza de demanda energética a nivel mundial ha sido la causa de desarrollo de estudios e investigaciones para mejorar la eficiencia energética en los sectores productivos a todos los niveles, acompañadas de regulaciones, normatividad e incentivos por parte de entidades gubernamentales en busca de un bien común, el máximo aprovechamiento de dicho recurso y la reducción de emisión de gases de efecto invernadero. Este documento tiene como base un marco teórico y estado del arte en gestión energética proponiendo como objetivo principal formular una metodología de análisis enfocada al incremento de la eficiencia energética en procesos industriales como medida previa a un desarrollo de gestión de la energía, donde, los sectores productivos aceleren e impulsen el desarrollo y mejoras encaminadas en buenas prácticas y mecanismos de medición, monitoreo y control que permitan implementar acciones efectivas de reducción de consumo y eficiencia energética. Además, se desarrolla un método donde el análisis numérico permita establecer una guía de cómo obtener información, analizar los procesos, identificar etapas de mayor consumo e implementar herramientas y mecanismos de control de ajuste rutinario que logren un impacto positivo en el consumo energético. Finalmente, la contribución de este trabajo presentará un caso de estudio y una reducción estimada de consumo energético y de emisiones en una planta de producción de alimentos con información real de consumo en el año 2021.
- ÍtemAcceso AbiertoSistema Fotovoltaico on-grid, estación de carga para vehículos eléctricos y sistema de pruebas y ensayos para la Sede de Emprendimiento, Innovación y Creación (SEIC) de la Universidad del Rosario(2022-12-15) Peña, Steven; Villamizar, Fernando; Pinzon, Carlos; Vega, JesusEste documento plantea el desarrollo de un proyecto de 250 kW de autogeneración fotovoltaica para la Sede de Emprendimiento, Innovación y Creación de la Universidad del Rosario (SEIC). Adicionalmente, este proyecto plantea la instalación de una estación de carga para vehículos eléctricos y un sistema de pruebas y ensayos del sistema fotovoltaico. Este proyecto se fundamenta en la realización de los estudios básicos de diseño y dimensionamiento, junto con un análisis financiero del beneficio económico para la universidad a raíz de la implementación del sistema fotovoltaico propuesto.
- ÍtemAcceso AbiertoRevisión del marco tarifario colombiano para la implementación de mecanismos de respuesta de la demanda(2023-08-29) Casallas Buitrago, Camilo Esteban; Lucio Chaustre, Alejandro; Celeita Rodríguez, David FelipeEl marco normativo colombiano actual no es propicio para la promoción de los mecanismos de respuesta de la demanda, el objetivo principal de este documento se centra en exponer la necesidad de restructurar el mercado, con el fin de generar las señales e incentivos que permitan a la demanda asumir un rol más participativo, contribuyendo a la optimización del sistema. Este enfoque podría resultar en la reducción de costos y la creación de oportunidades para todos los participantes del mercado. Para lograr el objetivo, se lleva a cabo un diagnóstico del marco legal y regulatorio del mercado de energía colombiano, se exponen las bases teóricas desde una perspectiva de teoría y regulación económica, se describe el marco tarifario actual y las opciones tarifarias existentes. Con base en este análisis, se realiza una comparativa con diversos mercados internacionales. Finalmente, se llevan a cabo simulaciones de diferentes opciones y se recopilan las opiniones de expertos del sector en torno al desarrollo de la tesis.
- ÍtemAcceso AbiertoEvaluacíón de prefactibilidad para la gasificación de residuos vegetales producidos en una finca de flores en el municipio de Madrid, Cundinamarca(2023-08-29) Rodríguez Martínez, Cindy Johana; Gómez Galindo, María Fernanda; Celeita Rodríguez, David FelipeEste documento presenta los resultados de un ejercicio de evaluación para determinar la factibilidad del aprovechamiento de los residuos de material vegetal de rosa y diversificados generados en una finca de flores, para la generación de energía eléctrica, a través de un proceso de gasificación y su comparación con el proceso actual de compostaje. Lo anterior, se llevó a cabo a partir de un análisis elemental para determinar la composición de cada tipo de residuo, insumo para la posterior ejecución de una simulación del proceso de gasificación para determinar la composición del gas de síntesis y el potencial energético del mismo. Finalmente, se elaboró la evaluación técnica, económica y ambiental del proceso de gasificación, comparándolo con el proceso actual de elaboración de compost. Como resultado, se estimó una generación de energía eléctrica por el proceso de gasificación con la biomasa estudiada de 24.869 kWh/año, considerando una capacidad instalada de 25 kW y una eficiencia de 28% para el proceso de generación. El análisis económico consideró un horizonte de 15 años y presentó un VPN positivo tanto para el compostaje ($ 44.526,7 millones) como para la gasificación ($ 10,7 millones). Las emisiones de GEI asociadas al proceso de gasificación en toneladas de CO2eq son 32% menos que las generadas con el proceso de compostaje.
- ÍtemAcceso AbiertoPrefactibilidad de generación de electricidad y gas a partir de la digestión de la fracción orgánica de los residuos residenciales en el municipio de Simijaca(2023-08-29) Polanía Beltrán, Diana Carolina; Isaza Sánchez, Faber Armando; Pérez Ruiz, Yuly Alejandra; Gómez Galindo, María FernandaSe propone realizar un análisis de prefactibilidad técnico-económico para la generación de energía eléctrica y biogás a partir de la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos (RSU) del municipio de Simijaca - Cundinamarca. Se plantea la necesidad de diversificar la generación de energía eléctrica y de gas natural en la zona urbana, mejorar la confiabilidad del servicio, reducir el impacto de disponer los RSU en el relleno sanitario y evaluar la posible inyección a la red de energía eléctrica y gas natural. El estudio incluye el análisis de la demanda de energía eléctrica y gas natural, partiendo de la caracterización de RSU de un municipio aledaño con hábitos consumo y disposición similares se estima el potencial de producción de biogás a partir de su fracción orgánica, además se realiza el diseño de dos modelos de generación para energía eléctrica y gas evaluando las diferentes tecnologías de biodigestores, como el de campana flotante, cúpula fija, bolsa de polietileno, fosa séptica, UASB, EGSB, CSTR e IC y se selecciona la mejor tecnología teniendo en cuenta variables como capacidad, tipo de uso, costo, eficiencia. Finalmente se realiza una estimación de costos (CAPEX y OPEX) de los modelos para su implementación y de esa forma evaluar su prefactibilidad.
- ÍtemAcceso AbiertoModelo de asignación multimodal entre la isla de Tierrabomba y Cartagena al Sistema Integrado de Transporte Masivo teniendo como principio la transición energética y la descarbonización del transporte de pasajeros(2023-08-29) Castaño Bustos, Juan David; García Collazos, Julieth StefanyEste proyecto de investigación presenta un modelo de asignación multimodal integral [1] con el propósito de establecer una conexión entre la Isla Tierrabomba y Cartagena. Esta iniciativa busca desempeñar un rol fundamental en la planificación y gestión de un sistema de transporte marítimo y terrestre eficiente y sostenible. El objetivo principal consiste en lograr una sinergia entre las embarcaciones de pasajeros, mayormente informales en la actualidad, y el sistema de transporte masivo Transcaribe, proporcionando conectividad a la isla y reemplazando los sistemas de propulsión convencionales a gasolina por sistemas de propulsión eléctrica en los botes de transporte artesanal que son usados actualmente por los raizales, fomentando así la electromovilidad y la descarbonización del transporte urbano de pasajeros. El modelo considera la representación de la realidad a través de la infraestructura existente, costo y tiempo de viaje, así como las preferencias del usuario [2], rutas existentes del STIP y las rutas marítimas actuales, mediante la implementación preferencias reveladas y la recolección de datos en campo. El modelo propuesto se basa en el análisis detallado de la situación actual, que permitió incorporar las rutas ya establecidas por el sistema de transporte en masivo Transcaribe y las rutas marítimas empleadas en la actualidad. Esta metodología se complementa con la adquisición de información de campo y la implementación de preferencias reveladas, forjando una visión holística y precisa del panorama. Un rasgo distintivo del modelo radica en su capacidad para evaluar las ganancias económicas a lo largo del ciclo de vida de la tecnología de propulsión eléctrica, en contraposición con las tecnologías convencionales de combustión interna. Aunque la inversión inicial en tecnología eléctrica podría ser superior, el análisis financiero demuestra que, a largo plazo, los sistemas eléctricos resultan ser más rentables. En un horizonte de 20 años, el costo global del sistema eléctrico es inferior, y su costo de propiedad por cada kilómetro recorrido también experimenta una disminución. En síntesis, esta iniciativa podría considerarse como un avance audaz hacia un futuro de transporte más sostenible y eficaz en la región. La incorporación de tecnologías de propulsión eléctrica, junto con una planificación multimodal inteligente, señalan el sendero hacia una movilidad urbana más limpia y respetuosa del medio ambiente.
- ÍtemAcceso AbiertoViabilidad técnico económica de un sistema solar fotovoltaico bajo un acuerdo o contrato de compraventa de energía PPA para la sede Claustro de la Universidad del Rosario(2023-08-29) Rueda Calderón, Jose Esteban; Aponte Mateus, Juan Esteban; Vega Uribe, Jesús AntonioPara una organización implementar un sistema solar fotovoltaico es una inversión que puede representar más 100% de su utilidad anual. Más aún, es una tecnología que depende de un factor considerado en muchas ocasiones como impredecible, que es el clima. Esto hace que calcular su producción de energía pueda presentar variaciones con respecto a la realidad o, en algunos casos, errores. A partir de lo anterior, nace una alternativa para implementar proyectos de energía solar fotovoltaica con una inversión de cero pesos. Esto es mediante un contrato denominado PPA (Power Purchase Agreement), que consiste en la instalación de un sistema de venta de energía a largo plazo entre un desarrollador renovable y un consumidor. En este caso el desarrollador renovable es una empresa privada y el consumidor es la sede centro de la Universidad del Rosario. Con base en esto, el presente proyecto busca elaborar tres aspectos principalmente. Primero, analizar la información de consumos de la sede centro de la Universidad del Rosario. Segundo, identificar las ventajas de realizar este tipo de proyecto en comparación con realizar el 100% de la inversión. Tercero, desarrollar una propuesta técnico – económica bajo diferentes plazos de contratos; 10, 12 y 15 años.
- ÍtemAcceso AbiertoAnálisis del impacto de la integración de las energías renovables no convencionales en la modernización del mercado de energía mayorista de Colombia(2023-08-01) Castellanos Blanco, Carlos Hernán; Díaz Durán, Cristian AndrésLa Comisión de Regulación de Energía y Gas (CREG), a través de la resolución 143 de 2021 plantea la modernización del Mercado de Energía Mayorista (MEM) , en donde entre varios cambios, propone la implementación de un mercado vinculante y sesiones intradiarias, que busca que los generadores en cada sesión puedan ajustar sus compromisos de energía. Con base en esto, el presente trabajo por medio de una metodología estructurada en un modelo de evaluación computacional implementado en RStudio, simuló con base en mediciones de series históricas de fuentes secundarias los pronósticos de GHI y Velocidad del viento, en donde se evaluó como varían estos pronósticos para la estimación de los compromisos de energía en los proyectos solares y eólicos para cada sesión en el modelo propuesto por la CREG con una sesión del mercado del día anterior y 3 sesiones intradiarias, y paralelamente en un modelo propuesto en el presente trabajo, con 1 sesión del mercado del día anterior y 5 sesiones intradiarias. Con esto, se determinó para ambos modelos cuales sesiones representan la mejor oportunidad para que los generadores renovables puedan corregir sus compromisos de energía y así poder contribuir al mejoramiento en la eficiencia del despacho con la futura entrada a gran escala de los proyectos de fuentes de energía renovables no convencionales.
- ÍtemAcceso AbiertoDiseño de un proyecto comunitario de generación de energía eólica para el desarrollo sostenible del territorio Wayuu(2023-08-09) Muñoz Iguaran, Aisama; Matíz Chicacausa, AndreaActualmente, el territorio Wayuu ha sido objeto de consultas previas para la implementación de 16 proyectos eólicos que producirán 2.5 GW que serán integrados al Sistema Interconectado Nacional (SIN), los que podrían dar solución a algunas de estas necesidades. Sin embargo, en el desarrollo de los proyectos energéticos se han presentado múltiples conflictos con las comunidades Wayuu de las áreas de afectación, los que han hecho que algunas empresas piensen en la inviabilidad de sus proyectos en La Guajira. En este sentido, gran parte de las dificultades que afrontan las empresas en estos momentos tienen que ver con la forma de intervención en los territorios, por ello, es necesario cambiar el enfoque y pensar de forma creativa para involucrar al pueblo Wayuu, proactivamente, en estos proyectos. Una de las opciones para esto es a través de asociaciones Estado-Comunidad, Empresas-Comunidad o cualquier otra alternativa que involucre al pueblo Wayuu como socios empresariales. Por lo anterior, el presente estudio pretende diseñar un parque eólico que satisfaga las necesidades de la comunidad y permita proveer energía eléctrica al sistema de conexión nacional. Adicionalmente, se busca analizar la viabilidad técnica, económica y social de un proyecto de generación de energía eólica con participación comunitaria en las territorialidades Wayuu de la Alta y Media Guajira, específicamente, en el corregimiento de Bahía Honda. De esta forma, la comunidad sería socia y beneficiaría del Proyecto de Energía Eólica Comunitario (PEEC), asimismo, disminuirían los problemas entre empresas privadas de generación, Estado y comunidad.
- ÍtemAcceso AbiertoCompetitividad de Colombia como productor y exportador de hidrógeno verde y su derivado amoniaco verde(2023-01-05) Rozo Mendieta, Claudia Patricia; Hernández Corredor, Omar Javier; González Martínez, Julián Eduardo; Gómez Galindo, María FernandaEl sistema energético mundial se encuentra en una transición en sus modelos de producción, distribución y consumo. Tradicionalmente la mayoría de las fuentes de energía están basadas en combustibles fósiles, responsables de emisiones de gases efecto invernadero, propiciando de manera significativa el calentamiento global. Es aquí donde los sistemas de energías renovables demuestran ser útiles para cumplir con los objetivos de una economía global de bajas emisiones que consigan la neutralidad climática. Dada su versatilidad como vector de energía de cero emisiones, el amoniaco verde derivado del hidrógeno verde producido por medio de electrólisis del agua usando energías renovables los posicionan como una alternativa real para la industria energética y la sustentabilidad del planeta; debe indicarse, sin embargo, que en la actualidad su costo de producción es alto si se compara contra el hidrógeno y el amoniaco producidos y transportados por rutas convencionales basadas en combustibles fósiles. Colombia cuenta con una ubicación geográfica privilegiada, su potencial de generación de energías renovables ya la posicionan como líder de la región; destacan de sobremanera la capacidad eólica y solar, elementos esenciales para minimizar los costos asociados a la producción de hidrógeno y amoniaco verde. Este trabajo evalúa los costos del proceso de producir un kilo de amoniaco verde a partir del hidrógeno verde mediante la modelación técnica y económica de un proyecto tipo para analizar la competitividad efectiva como productor y exportador de amoniaco verde en aras de posicionarle como un motor de desarrollo y crecimiento social y económico del país.
- ÍtemAcceso AbiertoModelo para la evaluación de la implementación de micromovilidad eléctrica en la ciudad de Bogotá, Colombia(2023-07-31) Florez Rojas, Johann; Becerra Fernández, MauricioLa ciudad de Bogotá presenta su sistema de movilidad compuesto por diferentes tipos de transporte para usuarios. Estos desplazamientos de usuarios se suministran mediante sistemas de transporte masivo o sistemas de transporte individual. La matriz de vehículos de transporte masivo está compuesta por más de 11 mil buses [Sistema Integrado de Transporte Público (SITP), 2022] lo que permite la movilidad masiva de usuarios y un componente de motos, taxis y vehículos particulares, participando en el desplazamiento de los usuarios de forma individual o compartida en menor escala. Este inventario de vehículos masivos e individuales generan emisiones producto del proceso de combustión y emiten toneladas de material particulado y monóxido de carbono en la ciudad de Bogotá. Esta matriz que desplaza los diferentes usuarios de la ciudad de Bogotá podría ser complementada con micromovilidad eléctrica unipersonal donde, este cambio de tecnología de movilidad permita a los usuarios que se desplazan en movilidad individual tradicional (motos y vehículos particulares), tener otra alternativa de desplazamiento que como beneficio a obtener sea la mitigación de las emisiones de material particulado y monóxido de carbono emitido en la ciudad de Bogotá. Además, promover el uso de sistemas de carga con sistemas fotovoltaicos que busquen una movilidad sostenible en la ciudad de Bogotá. La implementación de la micromovilidad eléctrica unipersonal en la matriz de movilidad de la ciudad de Bogotá se realiza mediante la aplicación de la metodología de dinámica de sistemas, donde se utilizaron caracterización de los diferentes inventarios de vehículos particulares, motos, emisiones de material particulado y monóxido de carbono para modelar el comportamiento de los mismos y contratarlos con los parámetros históricos registrados por las diferentes entidades que gestionan estos indicadores. El resultado del modelo presentado con dinámica de sistemas, permite analizar diferentes escenarios de comportamiento de usuarios transportados en micromovilidad eléctrica unipersonal, los resultados de las emisiones producto de los vehículos convencionales (motos y vehículos particulares), residuales circundantes en la movilidad de Bogotá, el inventario de vehículos que continúan formando parte del sistema de movilidad y la necesidad de sistemas de carga con sistemas fotovoltaicos. En el capítulo 1, se mencionan los objetivos del presente documento donde se orientan al resultado de la evaluación de implementación de micromovilidad eléctrica unipersonal en la ciudad de Bogotá. En el capítulo 2, se observa la problemática y justificación del proyecto donde se mencionan los inventarios de flota de transporte de Bogotá, población, costos de diferentes energéticos que permiten la operación de los vehículos entre otros factores que intervienen en la movilidad de la ciudad de Bogotá. En el capítulo 3, se presenta el marco teórico y estado del arte donde se contemplan la estructuración de los sistemas de mallas viales y diversidad de actores en un sistema de movilidad urbana. Por otro lado, se presentan las lecturas de documentos que permiten identificar la evolución y aportes de la micromovilidad eléctrica unipersonal a nivel internacional. En el capítulo 4, se presentan los resultados de las simulaciones de escenarios cuando la micromovilidad eléctrica unipersonal toma un papel relevante en la matriz de movilidad de la ciudad de Bogotá y finalmente, el capítulo 5, permite observar los resultados y conclusiones a las cuales se llega basado en el modelo de dinámica de sistemas implementado.
- ÍtemAcceso AbiertoEstudio de viabilidad técnica para la implementación de un sistema de almacenamiento térmico en un centro poblado de las zonas no interconectadas de la Región Caribe(2023-08-29) Pinzón Agredo, Genny Carolina; González Gómez, John Harvey; Pérez Gordillo, Andrés MauricioLos centros poblados de la región Caribe colombiana en su mayoría hacen parte de las Zonas No Interconectadas (ZNI) del país, es decir, no cuentan con conexión a la red de distribución eléctrica, por lo que no se tiene acceso continuo a la electricidad e incluso en muchos lugares no se cuenta con este servicio. Una de las soluciones a este problema es la puesta en marcha de proyectos de generación eléctrica a partir del uso de fuentes renovables no convencionales como el sol o el viento, aprovechando el potencial que tiene la región de estos recursos, sin embargo, existe una limitante en cuanto al tiempo de disponibilidad de la generación de energía eléctrica, por lo que es necesario para garantizar un suministro continuo de electricidad la incorporación de un sistema de almacenamiento. A través de este proyecto se busca analizar la viabilidad técnica de la implementación de un sistema de almacenamiento térmico de energía (TES) que garantice a los usuarios del centro poblado Nazareth el acceso continuo a la electricidad. Para el desarrollo de este análisis es necesario (i) definir la demanda de energía de la zona, (ii) identificar los tipos de TES con sus principales parámetros de operación, los avances que se tiene a nivel mundial de esta tecnología de almacenamiento a mediana y pequeña escala, (iii) seleccionar la mejor opción a ser usada en el sistema de generación de electricidad en este centro poblado, (iv) a partir de estas definiciones realizar el dimensionamiento del sistema de almacenamiento térmico
- ÍtemAcceso AbiertoDiseño y construcción de un prototipo de álabe para un generador horizontal de baja potencia con aplicación en zonas no interconectadas de Colombia(2023-09-07) Olaya Jiménez, David Felipe; Rueda Orrego, Oscar Orlando; Pérez Gordillo, Andrés MauricioEste documento se centra en el diseño y construcción de un prototipo de álabe para aerogeneradores de baja potencia, ya que los álabes desempeñan un papel fundamental en la eficiencia y rendimiento de las turbinas eólicas. Uno de los desafíos abordados en este estudio es el problema de desprendimiento en la capa límite que afecta a los aerogeneradores de eje horizontal de baja potencia disponibles en el mercado. Mediante el análisis de los coeficientes de desempeño aerodinámico y el modelamiento en software especializado, se logró desarrollar un perfil aerodinámico optimizado de álabe que minimiza los problemas de desprendimiento y maximiza la generación de energía. El presente estudio busca contribuir al avance de la tecnología eólica en zonas no interconectadas de Colombia, donde la falta de cobertura de la red eléctrica convencional ha impulsado la búsqueda de soluciones energéticas autónomas y sostenibles. La implementación de aerogeneradores de baja potencia con álabes optimizados podría ofrecer una alternativa viable para satisfacer las necesidades energéticas de estas comunidades. En este trabajo de investigación, se realizó una revisión exhaustiva de referencias bibliográficas relevantes y se establecieron criterios de desempeño para la selección de los perfiles alares. Se identificaron perfiles como el Wortmann FX60-126, SG6043, SG6042, NACA 4415, NACA 0018, AF300, NACA 4412 y CLARK Y, los cuales demostraron un rendimiento destacado en términos de eficiencia aerodinámica, generación de sustentación y bajo arrastre. Estos perfiles fueron modelados en el software XFOIL/XFLR5, donde se evaluaron diferentes parámetros como el número de Reynolds, ángulo de ataque, número de paneles del perfil, enmallado y extrusión. Los resultados obtenidos permitieron seleccionar dos perfiles aerodinámicos optimizados (SG6043 20% / GOE300 80%), y crear a partir de ellos el perfil mixto denominado UR001 usando el módulo “Interpolate Foils”, Este nuevo perfil fue optimizado con el módulo “XFOIL Inverse Design”. Para el nuevo perfil alar UR001 el coeficiente de sustentación Cl se vuelve positivo para un ángulo de ataque α negativo de -3°, y aumenta con pendiente constante hasta un α = 7°, Cl=1,4 (Cl aumenta en 0,14, por cada grado de aumento en el ángulo de ataque). Luego ésta pendiente baja en el rango de α entre 7° y 15° para luego disminuir (Cl aumenta desde 1,4 a 1,6 en 8°, aumento de 0.025 por grado). Este perfil, se determina como optimizado para la construcción del prototipo de turbina eólica de baja potencia, y se realiza su impresión en impresora 3D. A partir de los resultados obtenidos con los perfiles alares, (ángulo de ataque fijo de 7°, Cl/Cd = 56,293, Clmax = 1,6253), se calculó el coeficiente de potencia Cpot para un aerogenerador tipo de 3 álabes, con tip speed ratio \lambda de 3, radio de rotor R de 1 metro, asumiendo una velocidad promedio de viento de 5 m/s. Para estas condiciones, se obtuvo Cpot = 0,533, lo que nos da una potencia nominal de 125W, lo cual cubre el 50% de las necesidades de un hogar promedio ZNI, definidas en 208W. Los álabes se diseñaron con una longitud de 1 metro, divididos en 18 secciones con tamaños de cuerda que varían entre los 22 y 38 cms, y ángulos de torsión, entre los 12,3° y 43,8°. Finalmente se realiza una Simulación en SolidWorks CFD para estudiar el comportamiento del perfil en su exposición al viento (5 m/s). Se realiza una comparación con los datos obtenidos en XFLR5, teniendo una similitud alta, lo cual nos permite inferir que los resultados obtenidos inicialmente en XFLR5 son acordes a lo modelado.
- ÍtemAcceso AbiertoModelado de un sistema piloto de generación de hidrógeno verde mediante electrólisis de aguas residuales, utilizando energía solar fotovoltaica para el aprovechamiento de recursos hidricos en campos petroleros(2023-08-25) Rozo Cañón, Juan Carlos; Ruíz Rincón, Hayder Ramiro; Celeita Rodríguez, David FelipeLa búsqueda de energías alternas para la descarbonización global se caracteriza por tener variados frentes de acción. En este proyecto específico, presenta una fuerte carga y motivación de carácter ambiental que busca atacar el problema desde dos perspectivas: primera, la reutilización de desechos industriales, más específicamente aguas residuales de producción de campos petroleros, y segunda, la búsqueda de la obtención del hidrógeno verde como vector energético que actualmente no se capta de forma convencional. Este proyecto tiene como objetivo modelar por medio de un software (Matlab®), un sistema de producción de hidrógeno verde aplicando electrolisis al agua de producción de campos petroleros que se disponen en el entorno aledaño a la ubicación de estos o que se son recirculados para pozos de inyección, recurso actualmente desaprovechado, con la finalidad de plantear su prefactibilidad técnica y económica, para posteriormente utilizarlo como una herramienta base de redimensionamiento del proceso en diferentes proyectos que cuenten con aguas residuales como subproducto de sus operaciones, metodología que aplica varias etapas de profundización relatadas con detalle pasando por la selección del modelo apropiado, como de la instrumentación relacionada con el proyecto, hasta llegar a un análisis de sensibilidad que permitirá la selección final de un electrolizador con condiciones aproximadas a aquellas teóricas arrojadas por el modelo. Los sistemas que conforman el modelado inician desde la entrada de agua residual de la planta de tratamiento de aguas del campo, hasta la salida de la producción de hidrógeno verde, lo que constituye el sistema denominado “electrolizador”, el sistema fotovoltaico de generación de la electricidad, la planta de tratamiento de aguas residuales, los sistemas de almacenamiento y transporte del hidrógeno verde quedan propuestos para futuras fases del proyecto. La viabilidad económica del proyecto comprende la producción rentable de hidrógeno verde a partir de recursos antes desaprovechados, y de los que se dispone ampliamente en diferentes industrias compatibles con el modelo. El proyecto arroja interesantes resultados que demuestran la capacidad teórica de producción de hidrógeno del modelo, las cuales están por compararse con casos reales para verificar la proximidad de las variables mecánicas y ambientales aplicadas dentro del modelo matemático y su incidencia real en la producción del recurso, arrojando viabilidades económicas dependiendo de la selección de varios equipos disponibles en el mercado los cuales fueron analizados dentro del proyecto. Finalmente, este hidrógeno producido se pretende utilizar como sistema de generación en combinación con gas natural en los campos de producción, buscando un sistema de autogeneración que facilite el proceso de extracción de hidrocarburo de forma “verde” y sin la dependencia de combustibles externos y que impactan en la huella de carbono.
- ÍtemAcceso AbiertoAnálisis técnico económico para la electrificación de una flota de transporte público en la ciudad de Bogotá mediante celdas de combustible(2023-08-29) Meneses Zambrano, Cesar Julian; Rojas Ramos, Rafael Hernan; Jaimes Lizarazo, Cristian Leonardo; Parra Raffán, Luis Carlos; Gómez Galindo, María FernandaEl documento presenta el desarrollo de un análisis técnico económico para la implementación de buses de celda de combustible “Fuell Cell Electric Buses” (FCEB) por sus siglas en ingles aplicada en un caso de estudio en la ciudad de Bogotá como reemplazo de una flota de buses trocales de Transmilenio escogida. Uno de los resultados de este proyecto de grado fue la realización de una herramienta de cálculo para la estimación del valor de cada uno de los componentes de la cadena de valor de energía, que en este caso fueron el LCEO, LCOH y el TCO, obteniendo como resultado del estudio de viabilidad técnico-económica para la implementación de todos los componentes que conforman esta cadena. Como primera instancia se presenta el estado del arte de los argumentos generales a tratar en cada una de las etapas, con la finalidad de presentar y describir los sistemas de generación de hidrógeno verde, el cuál es generado a partir de la electrólisis mediante el uso de una fuente de energía renovable (sistema fotovoltaico), que garantiza la mitigación en la generación de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) al medio ambiente. Adicional se describe el funcionamiento de los FCEB en donde el funcionamiento del bus se presenta a partir de la conversión electroquímica del hidrógeno en electricidad, la cual se utiliza para alimentar el motor eléctrico del vehiculo. De acuerdo con lo anterior, se define el sistema fotovoltaico de acuerdo con el requerimiento en la demanda de energía eléctrica para el proceso de generación de hidrógeno mediante el sistema de electrólisis, servicios auxiliares y sistema de carga en tanques para el traslado hacia la hidrolinera, también conocido como “Hydrogen Recharge Station” HRS por sus siglas en ingles. Una vez se haya generado y almacenado el H2, este será transportado en camiones hasta la HRS en la cual se abastecerán los buses determinados con celda de combustible para la operación de las rutas escogidas, realizando el recambio de los tanques en la HRS de acuerdo con la logística definida para el almacenamiento de H2 en esta. Con base en el Plan de Acción Climática (PAC) 2020-2050, el cual presenta una ambiciosa hoja de ruta para los próximos 30 años con el objetivo de cumplir metas de mitigación y adaptación al cambio climático en la ciudad de Bogotá, este plan busca reducir las emisiones de GEI en un 15% para 2024 y hasta un 50% para 2030, lograr la neutralidad de carbono en 2050 y aumentar la resiliencia frente a cambios climáticos presentes y futuros. El PAC incluye 30 desafíos que involucran al sector público, empresas y ciudadanos para transformar la ciudad hacia un modelo más sostenible y contribuir a los objetivos globales del Acuerdo de París de 2015, que busca limitar el aumento de la temperatura global por debajo de 2°C con respecto a los niveles preindustriales.