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Diseño E Implementación De Una Plataforma Integrada De Modelación Para La Planificación Energética Sostenible -MODERGIS-. “Estudio De Caso Colombia”

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Diseño E Implementación De Una Plataforma Integrada De Modelación Para La Planificación Energética Sostenible -MODERGIS-. “Estudio De Caso Colombia” Informes Técnicos Ciemat 1268 Noviembre, 2012 Diseño e Implementación de una Plataforma Integrada de Modelación para la Planificación Energética Sostenible -MODERGIS-. “Estudio de Caso Colombia” R. Quijano GOBIERNO MINISTERIO DE ESPAÑA DE ECONOMÍA Centro de Investigaciones Y COMPETITIVIDAD Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas Informes Técnicos Ciemat 1268 Noviembre, 2012 Diseño e Implementación de una Plataforma Integrada de Modelación para la Planificación Energética Sostenible -MODERGIS-. "Estudio de Caso Colombia" R. Quijano Dirección: J. Domínguez y S. Botero Edición: J, Domínguez Departamento de Energía Toda correspondencia en relación con este trabajo debe dirigirse al Servicio de In- formación y Documentación, Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas, Ciudad Universitaria, 28040-MADRID, ESPAÑA. Las solicitudes de ejemplares deben dirigirse a este mismo Servicio. Los descriptores se han seleccionado del Thesauro del DOE para describir las ma- terias que contiene este informe con vistas a su recuperación. La catalogación se ha hecho utilizando el documento DOE/TIC-4602 (Rev. 1) Descriptive Cataloguing On-Line, y la cla- sificación de acuerdo con el documento DOE/TIC.4584-R7 Subject Categories and Scope publicados por el Office of Scientific and Technical Information del Departamento de Energía de los Estados Unidos. Se autoriza la reproducción de los resúmenes analíticos que aparecen en esta pu- blicación. Catálogo general de publicaciones oficiales http://www.060.es Depósito Legal: M -26385-2011 ISSN: 1135 - 9420 NIPO: 721-12-051-X Editorial CIEMAT CLASIFICACIÓN DOE Y DESCRIPTORES S29 RENEWABLE ENERGY SOURCES; SUSTAINABLE DEVELOPMENT; GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEMS; DESIGN; SIMULATION; ENERGY MANAGEMENT SYSTEMS Diseño e Implementación de una Plataforma Integrada de Modelación para la Planificación Energética Sostenible – MODERGIS –. "Estudio de Caso Colombia" Quijano, R. 215 pp. 48 figs. 46 tables Resumen: El documento presenta la Plataforma de Simulación Integrada MODERGIS como una herramienta para promover y desarrollar planes de energía renovable bajo criterios de sostenibilidad. El objetivo final es incrementar la participación de las energías renovables en la canasta energética nacional y para ello se muestra la aplicación a Colombia como caso de estudio. El proyecto determina las zonas potenciales para el aprovechamiento de la energía solar y eólica, así como las áreas para la producción de biocombustibles y dendroenergía. Para la determinación de estas áreas se utiliza un sistema de información geográfica. Además, se simulan escenarios de oferta-demanda, bajo la influencia de fenómenos climáticos, hasta el año 2030. Los resultados arrojan un potencial de 26 GW en energía eólica y de 350 GW en energía solar. Los potenciales de bioenergía, bajo criterios de sostenibilidad, son: para la biomasa en general una superficie potencial de más de 350.000 km2, cerca de 300.000 km2 para palma africana y cerca de 10.000 km2 para la caña de azúcar, entre otros. Por último, con el fin de obtener una composición apropiada de fuentes renovables, que puedan ser introducidas en la matriz energética nacional, se utilizó el método de análisis multicriterio VIKOR, realizando más de 5.000 combinaciones posibles de proyectos de energía renovable. Los resultados de este método dan una selección óptima que corresponde a 600 MW eólicos, 740 MW fotovoltaicos y 660 MW de potencia solar termoeléctrica. Estos resultados permitirían incrementar la participación de las energías renovables hasta un 0,23% en el año en curso y hasta un 7% en el mix energético para el año 2030. Design and Implementation of an Integrated Modeling Platform for Sustainable Energy Planning - MODERGIS -. "Colombia Case Study" Quijano, R. 215 pp. 48 figs. 46 tables Abstract: This research presents the MODERGIS Integrated Simulation’s Platform as a tool to promote and develop renewa- ble energy plans under sustainability criteria, in order to increment the participation of renewable technologies in the national ‘‘energy mix’’ and shows an application to Colombia as a case study. Potential zones of solar and wind energy and productive areas for bio-energies were determined, by means of a geographical information system which simulated energy scenarios influenced by climatic phenomena up to the year 2030. Results yield potentials of 26,600 MW in wind energy and 350,000 MW in solar energy. Bioenergy potentials in a sustainable way of 366,310 km2 per biomass, 291,486 km2 in African palm, 9,667 km2 in sugar cane. These scenarios were simulated in a supply/demand with time horizons up until 2030, including an analysis of the effects on the energy systems of the El Niño Southern Oscillation atmospheric component (ENSO). Finally, in order to obtain an appropriate mix of renewable sources, that could be introduced in the national energy mix, the Multi-Criteria Analysis method VIKOR was used, allowing to perform 5151 possible combinations of renewable projects; the optimal selection corresponds to 600 MW from wind power, 740 MW solar photovoltaic and 660 MW solar thermoelectric. Giving these results to the new scene allowed for incrementing the participation of renewable technologies up to a 0.23% in the current year and up to a 7% of the ‘‘energy mix’’ in the year 2030. PRÓLOGO En el año 2007, la Agencia Española para la Cooperación y el Desarrollo (AECID) concedió a la Universidad Nacional de Colombia y al CIEMAT una ayuda, dentro del programa PCI-INTERCAMPUS, para realizar el diseño de un proyecto integrado para la planificación energética y el desarrollo regional de las energías renovables en Colombia, basado en sistemas de información geo- gráfica. Fruto de este trabajo, tomó cuerpo la plataforma de modelación MO- DERGIS que presentamos en este documento. El proyecto, dirigido por el Dr. Ricardo Quijano, profesor de la Escuela de Minas de la Universidad Nacional de Colombia, es en gran medida fruto de su empeño personal, empresa ésta a la que desde el CIEMAT hemos tenido la suerte de apoyar y en la cual nos sentimos plenamente identificados. El objeti- vo de promover las energías renovables, desde una perspectiva de sostenibili- dad y de integración territorial, es plenamente compartido por nuestro grupo y nuestro centro. El texto que reproducimos ha sido realizado por el profesor Quijano para obtener su grado de Doctor. La Tesis fue dirigida por el profesor Sergio Botero, de la UNC, y por mi mismo, y defendida con mención de mérito el pasado mes de septiembre. Este proyecto ha dado además otros frutos de los cuales nos haremos eco en futuras publicaciones. Madrid, otoño 2012 Javier Domínguez Bravo Grupo de Tecnologías de la Información Geográfica y Energías Renovables Departamento de Energía – CIEMAT AGRADECIMIENTOS El autor agradece a la Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín, por todo su apoyo, en especial al Dr. Sergio Botero Botero por la Dirección de la investigación y a los docentes que aportaron en la orientación y estructuración de esta investigación. A los investigadores del Centro de Investigaciones Energéticas Medioambienta- les y Tecnologías CIEMAT de España en especial al Codirector de esta Inves- tigación al Dr. Javier Domínguez Bravo, por su invaluable colaboración, ayuda y decidido apoyo. A las directivas y técnicos de la Unidad de Planificación Minero Energética UPME por su aporte en el contexto Nacional y el apoyo abierto en el suministro de la información, en especial al subdirector de información Dr. Enrique Gar- zón. Ala Dirección del Instituto Geográfico Agustín Codazzi IGAC, principalmente al Dr. Rodrigo Morato por el suministro de información y por la colaboración en la orientación de la investigación. A la Comisión Económica para América Latina y el Caribe CEPAL, por la cola- boración y financiación de esta investigación en caso de estudio de Costa Rica y Paraguay especialmente a la División de Infraestructura Dr. Andrés SCHUSCHNY. A la Agencia Española de Cooperación Internacional – AECI, al Programa de Cooperación Inter-universitaria e Investigación Científica. PCI–INTERCAMPUS, por la financiación de la propuesta del proyecto integrado para la planificación energética y el desarrollo regional de las energías renovables en Colombia ba- sado en sistemas de información geográfica, el cual sirvió para la formulación del modelo MODERGIS. Se agradece a todos los estudiantes de la Universidad Nacional de Colombia que participaron en el desarrollo del proyecto de investigación “Modelamiento de sistemas Dendroenergéticos e impactos ambientales apoyado en el modelo L.E.A.P y sistemas de información geográfica SIG” financiado por la Universi- dad Nacional de Colombia sede Medellín, el cual fue un apoyo definitivo a la formulación y desarrollo de esta tesis. Agradezco a Dios y a la Divina providencia por enviarme ese gran paráclito quien me iluminó, me dirigió y me acompañó es estos años de estudio y de lucha y ade- más me fortaleció en los momentos críticos de vida. A mis Padres, María Helena por sus constantes oraciones que me hicieron no desfallecer en este largo proceso, a Julio Cesar quien desde el cielo me acompaño siempre y me dio valor en los momentos de desconsuelo. A mi esposa Doris Esperanza quien fue mi incansable compañera y creyó siempre que lograría mi objetivo y que nunca iba a desfallecer. A mis hijos Paola Liliana y Juan Pablo quienes desde su gran amor y respeto, me impulsaron y promovieron a seguir adelante para obtener este logro. A toda mi familia quienes con su incansable apoyo colaboraron
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