Evaluación de la viabilidad tecnológica de la producción de energía eléctrica y gas hidrógeno con el potencial de energía solar fotovoltaica y agua sintética con la salinidad del mar respecto a cloruro de sodio para uso domiciliario en la isla de San Andrés
| dc.contributor.advisor | Nidia Helena Ortiz Penagos, Nidia | |
| dc.contributor.author | Jose Andres Segura Florez, Jose | |
| dc.contributor.cvlac | https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0000004524 | |
| dc.contributor.googlescholar | https://scholar.google.com/citations?user=sQAnw1YAAAAJ&hl=es&oi=ao | |
| dc.contributor.orcid | https://orcid.org/0000-0003-1149-2779 | |
| dc.date.accessioned | 2026-02-13T18:57:59Z | |
| dc.date.available | 2026-02-13T18:57:59Z | |
| dc.date.issued | 2025-12-08 | |
| dc.description | A partir de la energía eléctrica producida en San Andrés se calculó la energía solar fotovoltaica requerida para generar esta misma energía con base en el mes de mayor consumo que corresponde a agosto y a la menor radiación solar desde 2005 hasta 2023, que corresponde al mes de junio. Posteriormente, se consideró la posibilidad de vender excedentes de energía eléctrica a otros usuarios mediante la producción de hidrógeno verde por electrólisis; estos excedentes se determinaron con base en el excedente de energía solar fotovoltaica generada en los demás meses, respecto a junio, en los que se tiene mayor radiación solar. Se diseñó un prototipo experimental que emplea agua sintética con una salinidad similar a la del mar de San Andrés respecto a cloruro de sodio; además se implementó un diseño experimental con las siguientes variables independientes: número de pares de electrodos de acero inoxidable (1 y 2) e intensidad de corriente (2, 3 y 4 A); la variable dependiente fue el volumen de hidrógeno producido La distancia entre electrodos fue constante de 2 cm. Los resultados muestran que se genera hidrógeno con mayor eficiencia a bajas corrientes y con 2 pares de electrodos, propiciando el desarrollo de soluciones energéticas más limpias y adaptadas al contexto insular. Se recomienda optimizar el prototipo, incorporar sistemas de recirculación de agua y evaluar el manejo de subproductos para maximizar la sostenibilidad del proceso. | |
| dc.description.abstract | San Andrés Island, as part of Colombia’s Non-Interconnected Zones (ZNI), faces serious limitations in access to essential public services, particularly electricity and natural gas. This situation affects most severely the population living in conditions of multidimensional poverty. This thesis evaluates the technological feasibility of producing electric power and hydrogen gas from photovoltaic solar systems and seawater, as a sustainable alternative for household use on the island. A diagnosis of the local energy conditions was carried out, revealing a strong dependence on diesel-based thermoelectric generation, high costs, and an energy mix with significant emissions of greenhouse gases and air pollutants, including carbon dioxide (CO₂), nitrogen oxides (NOₓ), sulfur oxides (SOₓ), carbon monoxide (CO), particulate matter and unburned organic compounds. Based on the electric energy currently produced in San Andrés, the required photovoltaic solar energy to generate the same amount of electricity was estimated. For this purpose, two reference conditions were used: the month with the highest energy demand, august, and the month with the lowest solar radiation between 2005 and 2023, June. The potential sale of surplus electric power to other users through green hydrogen production by electrolysis was then considered. These surpluses were determined from the excess photovoltaic solar energy generated in the remaining months, relative to June, when solar radiation is lower. An experimental prototype was designed using synthetic water with a salinity, in terms of sodium chloride, similar to that of the sea surrounding San Andrés. In addition, an experimental design was implemented with the following independent variables: number of stainless-steel electrode pairs (1 and 2) and current intensity (2, 3 and 4 A). The dependent variable was the volume of hydrogen produced. The distance between electrodes was kept constant at 2 cm. The results show that hydrogen is generated more efficiently at lower currents and with two pairs of electrodes, fostering the development of cleaner energy solutions adapted to the island context. It is recommended to optimize the prototype, incorporate water recirculation systems, and assess by-product management to maximize the sustainability of the process. | |
| dc.description.degreelevel | Maestría | spa |
| dc.description.degreename | Magister en Tecnologías Limpias | spa |
| dc.format.mimetype | application/pdf | |
| dc.identifier.citation | Segura Flórez, J. A. (2025). Evaluación de la viabilidad tecnológica de la producción de energía eléctrica y gas hidrógeno con el potencial de energía solar fotovoltaica y agua sintética con la salinidad del mar respecto a cloruro de sodio para uso domiciliario en la isla de San Andrés [Trabajo de Maestría, Universidad Santo Tomás]. Repositorio Institucional. | |
| dc.identifier.instname | instname:Universidad Santo Tomás | spa |
| dc.identifier.reponame | reponame:Repositorio Institucional Universidad Santo Tomás | spa |
| dc.identifier.repourl | repourl:https://repository.usta.edu.co | spa |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11634/71635 | |
| dc.language.iso | spa | |
| dc.publisher | Universidad Santo Tomás | spa |
| dc.publisher.branch | CRAI-USTA Bogotá | |
| dc.publisher.faculty | Facultad de Ingeniería Ambiental | spa |
| dc.publisher.program | Maestría Tecnologías Limpias | spa |
| dc.relation.references | • Bogotá, D. C. (s. f.). Boletín técnico: Encuesta de Hábitat y Usos Socioeconómicos 2019 (ENHAB), diciembre de 2020. | |
| dc.relation.references | • Botero, E. (2015). Análisis de factibilidad técnica y de mercado de un programa de eficiencia energética y energía solar FV en San Andrés Islas. Banco Interamericano de Desarrollo (BID). | |
| dc.relation.references | • Carvajal-Osorio, H., Bajativa, J. H., Alonso, & Julio, A. (s. f.). Ingeniería y Competitividad. | |
| dc.relation.references | • Corpoema. (2015). Apoyo a la ejecución de programas piloto de eficiencia energética. | |
| dc.relation.references | • DANE. (2018). Pobreza multidimensional: Región – Departamento San Andrés. https://www.dane.gov.co/files/investigaciones/condiciones_vida/pobreza/2018/Region_bt_pobreza_multidimensional_18_san-andres.pdf | |
| dc.relation.references | • Díaz Páez, A. M. (2025, abril 12). San Andrés: la promesa de quemar las basuras del relleno sanitario, 15 años tarde. El Espectador. https://www.elespectador.com/ambiente/san-andres-la-promesa-de-quemar-las-basuras-del-relleno-sanitario-15-anos-tarde/ | |
| dc.relation.references | • Espinosa, L. F., et al. (2021). Hybrid renewable energy systems for off-grid electrification in islands: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 145, 111119. https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.111119 | |
| dc.relation.references | • Fraunhofer ISE. (2024). Photovoltaics report. https://www.ise.fraunhofer.de/en/publications/studies/photovoltaics-report.html | |
| dc.relation.references | • Gómez, J. D., et al. (2020). Techno-economic analysis of hybrid renewable energy systems for off-grid communities: A case study in San Andrés Island, Colombia. Energy Reports, 6, 122–134. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2019.11.154 | |
| dc.relation.references | • Gómez, J. R., Afanador, J. E., & Rodríguez, J. L. (2016). Hacia la sostenibilidad eléctrica en el Archipiélago de San Andrés, Providencia y Santa Catalina, Colombia: Análisis de alternativas. Banco Interamericano de Desarrollo (BID). https://publications.iadb.org/es/node/15668 | |
| dc.relation.references | • Hacia la sostenibilidad eléctrica en el Archipiélago de San Andrés, Providencia y Santa Catalina, Colombia: Análisis de alternativas. (2015). UPME; BID. | |
| dc.relation.references | • Hernández Portillo, Y. (2020). Sistema generador de calor implementando hidrógeno como vector energético. | |
| dc.relation.references | • Hosseini, S. E., & Wahid, M. A. (2016). Hydrogen production from renewable and sustainable energy resources: Promising green energy carrier for clean development. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 57, 850–866. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.12.112 | |
| dc.relation.references | • Informe REDCAM_2018. (s. f.). | |
| dc.relation.references | • International Energy Agency. (s. f.). Hydrogen. IEA. https://www.iea.org/energy-system/low-emission-fuels/hydrogen | |
| dc.relation.references | • International Energy Agency. (2025). Global hydrogen review 2025. IEA. https://www.iea.org/reports/global-hydrogen-review-2025 | |
| dc.relation.references | • International Renewable Energy Agency (IRENA). (2023). Renewable power generation costs in 2022. https://www.irena.org/publications/2023/Jul/Renewable-Power-Generation-Costs-in-2022 | |
| dc.relation.references | • Kari, M., Lack, F., El-Hawaii, M. M., & Haidari, M. (2020). Green hydrogen for industrial sector decarbonization: Costs and impacts on the hydrogen economy in Qatar. Computers & Chemical Engineering, 143, 107144. https://doi.org/10.1016/j.compchemeng.2020.107144 | |
| dc.relation.references | • Kuang, Y., Kenney, M. J., Meng, Y., Hung, W., Liu, Y., Huang, J. E., Prasanna, R., Li, P., Li, Y., Wang, L., Lin, M., McGehee, M. D., Sun, X., & Dai, H. (2019). Solar-driven, highly sustained splitting of seawater into hydrogen and oxygen fuels. Proceedings of the National Academy of Sciences, 116(14), 6624–6629. https://doi.org/10.1073/pnas.1900556116 | |
| dc.relation.references | • LUIOCH. (2020, agosto 14). Hidrógeno verde. El Tiempo. https://search.proquest.com/docview/2433767769 | |
| dc.relation.references | • MarketsandMarkets. (2025). Hydrogen market by sector, application and region – Global forecast to 2030. https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/hydrogen-market-132975342.html | |
| dc.relation.references | • McKinsey & Company. (2023). Global energy perspective 2023: Hydrogen outlook. https://www.mckinsey.com/industries/oil-and-gas/our-insights/global-energy-perspective-2023-hydrogen-outlook | |
| dc.relation.references | • Mojica Flórez, J. (s. f.). San Andrés y Providencia: Documento regional. | |
| dc.relation.references | • Mossos, Á. J. A. (s. f.). Informe mensual de telemetría: Boletín mensual de operación de localidades con telemetría CNM-IPSE. | |
| dc.relation.references | • Plan estratégico departamental de ciencia, tecnología e innovación del Archipiélago de San Andrés, Providencia y Santa Catalina. (2012). | |
| dc.relation.references | • Rajesh, T., Tamils Elvan, K. S., Vijayalakshmi, A., Narendra Kumar, C., & Anitha Reddy, K. (2020). Design and implementation of an automatic solar tracking system for a monocrystalline silicon material panel using MPPT algorithm. Materials Today: Proceedings. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.08.635 | |
| dc.relation.references | • Ramírez, J. (2014). Análisis de opciones de suministro de gas natural a San Andrés Isla. Banco Interamericano de Desarrollo (BID). | |
| dc.relation.references | • Sánchez-Drizo, R., Silva-Casarín, R., Mendoza-Baldwin, E. G., & González-Huerta, R. d. G. (2012). Hidrógeno del mar. TIP. Revista Especializada En Ciencias Químico-Biológicas, 15(1), 49–61. http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-888X2012000100005 | |
| dc.relation.references | • SOPESA S. A. E. S. P. (2018). Informe de gestión y resultados: Diagnóstico ZNI 2018. | |
| dc.relation.references | • Superintendencia Delegada para Energía y Gas, Dirección Técnica de Gestión de Energía. (2018). Zonas no interconectadas (ZNI): Diagnóstico de la prestación del servicio de energía eléctrica 2018. | |
| dc.relation.references | • UPME. (2015). Promoción a la integración de las energías renovables no convencionales en Colombia. | |
| dc.relation.references | • UPME. (2019). Plan energético nacional 2020–2050. https://www1.upme.gov.co/DemandaEnergetica/PEN_documento_para_consulta.pdf | |
| dc.relation.references | • UPME. (2022). Plan energético nacional 2022–2050. https://www1.upme.gov.co/planenergetico | |
| dc.relation.references | • Wang, Y., Fan, Y., Wang, D., Liu, Y., Qi, Z., & Liu, J. (2020). Optimization of the areas of solar collectors and photovoltaic panels in liquid desiccant air-conditioning systems using solar energy in isolated low-latitude islands. Energy, 198, 117324. https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.117324 | |
| dc.relation.references | • Zeng, K., & Zhang, D. (2023). Recent progress in alkaline water electrolysis for hydrogen production and applications. Progress in Energy and Combustion Science, 94, 102040. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2022.102040 | |
| dc.relation.references | • Zhao, Y., et al. (2022). Direct seawater electrolysis for hydrogen production: A review. Energy & Environmental Science, 15(4), 1343–1369. https://doi.org/10.1039/D1EE03454B | |
| dc.relation.references | • Zonas no interconectadas (ZNI): Diagnóstico de la prestación del servicio de energía eléctrica 2017. (2017). | |
| dc.rights.accessrights | info:eu-repo/semantics/openAccess | |
| dc.rights.local | Abierto (Texto Completo) | spa |
| dc.subject.keyword | electrolysis | |
| dc.subject.keyword | experimental prototype | |
| dc.subject.keyword | green hydrogen | |
| dc.subject.keyword | photovoltaic solar energy | |
| dc.subject.keyword | non-interconnected zones | |
| dc.subject.keyword | San Andrés Island | |
| dc.subject.lemb | Tecnología limpia | |
| dc.subject.lemb | Hidrógeno verde | |
| dc.subject.lemb | Energía sostenible | |
| dc.subject.proposal | electrólisis | |
| dc.subject.proposal | energía solar fotovoltaica | |
| dc.subject.proposal | hidrógeno verde | |
| dc.subject.proposal | isla de San Andrés | |
| dc.subject.proposal | prototipo experimental | |
| dc.subject.proposal | isla de San Andrés | |
| dc.title | Evaluación de la viabilidad tecnológica de la producción de energía eléctrica y gas hidrógeno con el potencial de energía solar fotovoltaica y agua sintética con la salinidad del mar respecto a cloruro de sodio para uso domiciliario en la isla de San Andrés | |
| dc.type | master thesis | |
| dc.type.coar | http://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc | |
| dc.type.coarversion | http://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aa | |
| dc.type.drive | info:eu-repo/semantics/masterThesis | |
| dc.type.local | Tesis de maestría | spa |
| dc.type.version | info:eu-repo/semantics/acceptedVersion |
Archivos
Bloque original
1 - 1 de 1
Cargando...
- Nombre:
- TESIS JOSE SEGURA VF_RevNM_CJRR_sin_Comentarios.pdf
- Tamaño:
- 1.5 MB
- Formato:
- Adobe Portable Document Format
Bloque de licencias
1 - 3 de 3
Cargando...
- Nombre:
- license.txt
- Tamaño:
- 807 B
- Formato:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Descripción:
Cargando...
- Nombre:
- doc04487320260129171314 (2).pdf
- Tamaño:
- 49.15 KB
- Formato:
- Adobe Portable Document Format
- Descripción:
- Carta de facultad
Cargando...
- Nombre:
- Carta_autorizacion_autoarchivo_autor_2021_firma_vf.pdf
- Tamaño:
- 148.9 KB
- Formato:
- Adobe Portable Document Format
- Descripción:
- Carta derechos de autor

