Implementación de energías renovables a escala piloto, para abastecimiento eléctrico con un sistema híbrido eólico-solar y de biogás en una vivienda rural ubicada en Zipaquirá, Cundinamarca
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2020-10-04
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gruplac
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Universidad Santo Tomás
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Resumen
A medida que la población va en aumento, también aumentan las necesidades básicas para satisfacerse, una de ellas es la demanda de energía; debido a que existen muchas formas de generación, unas más sostenibles que otras, pero que aún no se ha logrado un equilibrio donde se den buen porcentaje a las energía renovables en la matriz energética mundial, solo en la última década y hasta la fecha las energías renovables han tomado una fuerza importante para combatir el cambio climático debido a gran parte por la explotación de combustibles fósiles.
En Colombia se ha intentado dejar de lado la generación por combustibles fósiles y se encamina más a una generación hidroeléctrica, que también tienen sus impactos en el ambiente y que tiene buen porcentaje de generación energética en el país, es por eso que en Colombia debe buscarse implementar más proyectos de energías renovables, en donde se puedan aprovechar todos los recursos disponibles en nuestro territorio para poder transfórmalos en energía y poder brindarle este servicio a las personas menos favorecidas en las ZNI (Zonas No Interconectadas.
El siguiente proyecto se realizó con el fin de dimensionar e implementar a escala piloto un sistema de generación eléctrica y de biogás de acuerdo con la demanda de una vivienda rural habitada por dos personas, ubicada en el municipio de Zipaquirá, en la zona rural del páramo de Guerrero. Esta zona cuenta con red eléctrica y la vivienda tiene servicio de energía; sin embargo, éste presenta problemas de intermitencia. Por medio del desarrollo de este trabajo se brindó una alternativa energética con implementación de energías renovables solar, eólica y aprovechamiento de biomasa residual para generación de biogás.
Se dimensionó un sistema híbrido (solar - eólico), con almacenamiento en baterías reutilizadas con el fin de reducir los costos de implementación teniendo en cuenta que el mantenimiento y compra de baterías en un sistema de energías renovables es una de las operaciones con mayor costo. Se logro satisfacer el 65 % de la demanda requerida de energía por la vivienda, como también reducir algunos costos de implementación del sistema debido a los procedimientos realizados de construcción del aerogenerador y la regeneración de las baterías.
El proceso de regeneración consistió en una filtración para la limpieza del ácido sulfúrico de una batería estándar de carro de 12 V, 115 Ah y la adición de ácido al 60% hasta ajustar la concentración requerida de éste de 32%; posteriormente, se recargó la batería con una fuente durante 24h hasta obtener un voltaje de 12 V. Finalmente, se realizó una prueba de descarga utilizando resistencias eléctricas y se midió el tiempo del ciclo de descarga, para conocer la capacidad de la batería regenerada.
Por otra parte, se dimensionó e implementó un biodigestor anaerobio para la generación de biogás a partir de residuos orgánicos domésticos, de podas y purines bovinos; debido a las condiciones climatológicas del lugar, se construyó un sistema de aislamiento térmico por medio de enchaquetamiento en estilo vivienda invernadero con paredes aislantes que minimizó la pérdida de energía calórica del biodigestor para favorecer los procesos metabólicos.
Abstract
As the population grows, so do basic needs to meet, one of them is energy demand; because there are many forms of generation, some more sustainable than others, but that a balance has not yet been achieved where renewable energy is given a good percentage in the global energy matrix, only in the last decade and to date have renewable energy taken a significant force to combat climate change due to much of the exploitation of fossil fuels.
In Colombia, there has been an attempt to set aside the generation by fossil fuels and is more aimed at a hydroelectric generation, which also have its impacts on the environment and that has a good percentage of energy generation in the country, that is why in Colombia it must seek to implement more renewable energy projects, where you can take advantage of all the resources available in our territory to be able to transform them into energy and be able to provide this service to the less NIENCs (Non-Interconnected Zones).
The next project was carried out in order to size and implement on a pilot scale a system of electricity generation and biogas according to the demand of a rural house inhabited by two people, located in the municipality of Zipaquirá, in the rural area of the moor of Guerrero. This area has a power grid and the house has power service; however, it presents problems of intermittent. Through the development of this work, an energy alternative was provided with the implementation of solar, wind renewable energies and the use of residual biomass for biogas generation.
A hybrid (solar - wind) system was sized, with storage in reused batteries in order to reduce implementation costs considering that the maintenance and purchase of batteries in a renewable energy system is one of the most costly operations. 65% of the required demand for energy by the home, as well as some costs of system implementation due to wind turbine construction and battery regeneration procedures, were met.
The regeneration process consisted of a filtration for the cleaning of the sulphuric acid of a standard 12 V trolley battery, 115 Ah and the addition of acid to 60% until the required concentration of the latter was adjusted to 32%; Subsequently, the battery was recharged with a source for 24 hours until a voltage of 12 V. Finally, a discharge test was performed using electrical resistors and the discharge cycle time was measured, to know the capacity of the regenerated battery.
On the other hand, an anaerobic biodigestor for the generation of biogas from domestic organic waste, pruning and bovine slurry was sized and implemented; Due to the climatic conditions of the place, a thermal insulation system was built by means of enchating in the greenhouse housing style with insulating walls that minimized the loss of caloric energy of the biodigestor to favor metabolic processes.
Idioma
spa
Palabras clave
Citación
Moyano Palacio, J. M. & Rowlands Liévano, N. (2020). Implementación de energías renovables a escala piloto, para abastecimiento eléctrico con un sistema híbrido eólico-solar y de biogás en una vivienda rural ubicada en Zipaquirá, Cundinamarca [Tesis de pregrado en Ingeniería Ambiental, Universidad Santo Tomás] Repositorio Institucional - Universidad Santo Tomás
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