A Comprehensive Review of Sustainability in Isolated Colombian Microgrids

Una revisión integral de la sostenibilidad en las microrredes aisladas colombianas

Autores/as

Palabras clave:

electrificación rural, dinámica de sistemas, modelo causal, operación de microrredes aisladas, recursos energéticos distribuidos (es).

Palabras clave:

system dynamics, rural electrification, causal model, isolated microgrid operation, distributed energy resources (en).

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Resumen (en)

Context: The increase in rural electrification projects has led to the emergence of technologies that allow operating local distribution networks such as isolated microgrids. However, the successful implementation of these isolated microgrids requires that their planning, operation, monitoring, and control consider a framework that allows maintaining technical, economic, and environmental sustainability over an extended time horizon. Therefore, this paper proposes a model that allows identifying the main technical, economic, regulatory, and environmental variables that should be considered for the successful planning of Colombian rural electrification solutions.

Methodology: This paper proposes the use of System Dynamics to create a model that allows describing the causal relationships between the different variables essential for the design and operation of isolated microgrids. To this effect, the identification of the related variables and their corresponding classification are presented, together with a model of theoretical expectations about their relationships.

Results: A model that integrates and describes the behavior of the main variables involved in the operation of microgrids was formulated to analyze the possible implementation of policies that guarantee the sustainability of these solutions and enhance the use of renewable energy resources while improving the continuity of the electric energy supply.

Conclusions: It was possible to show that operation by means of isolated microgrids with the integration of Distributed Energy Resources is a sustainable solution for rural electrification in Colombia, given that it enhances the use of generation resources with a reduced carbon footprint that are present in the territories under study. These microgrids have the potential to improve the living conditions of users by reducing unsatisfied basic needs.

Funding: Universidad Nacional de Colombia – Sede Manizales.

 

 

 

 

 

Resumen (es)

 

Contexto: El aumento de los proyectos de electrificación rural ha propiciado la aparición de tecnologías que permiten operar redes de distribución local como microrredes aisladas. Sin embargo, la implementación exitosa de estas microrredes requiere que su planificación, operación, monitoreo y control considere un marco que permita mantener la sostenibilidad integral en un horizonte de tiempo extendido. Por ello, este trabajo propone un modelo que permite identificar las principales variables técnicas, económicas, regulatorias y ambientales que deben ser consideradas para la planificación exitosa de soluciones de electrificación rural en Colombia.

Metodología: Este artículo propone el uso de la Dinámica de Sistemas para la creación de un modelo que permita describir las relaciones causales entre las diferentes variables que deben ser consideradas en el diseño y operación de microrredes aisladas. Para ello se presentan la identificación de las variables relacionadas, su respectiva clasificación y un modelo de expectativas teóricas sobre la relación de estas variables entre sí.

Resultados: Se formuló un modelo que integra y describe el comportamiento de las principales variables involucradas en la operación de las microrredes para analizar la posible implementación de políticas que garanticen la sostenibilidad de estas soluciones y potencien el uso de recursos energéticos renovables, a la par que mejoren la continuidad del suministro de energía eléctrica.

Conclusiones: Fue posible mostrar que la operación por microrredes aisladas con integración de Recursos Energéticos Distribuidos es una solución sostenible para la electrificación rural en Colombia, pues potencia el uso de los recursos de generación con huella de carbono reducida presentes en los territorios estudiados. Estas microrredes tienen el potencial de mejorar las condiciones de vida de los usuarios al disminuir las necesidades básicas insatisfechas.

Financiamiento: Universidad Nacional de Colombia.

 

 

 

 

Biografía del autor/a

Alejandra Rodriguez Zabala, Universidad Nacional de Colombia

Ingeniero eléctrico. Manizales, Colombia.

Dahiana López-García, Universidad Nacional de Colombia

Ingeniero eléctrico, Máster en Ingeniería Eléctrica. Profesor de la Universidad Nacional de Colombia, Sede Manizales. Manizales  

Sandra Ximena Carvajal-Quintero, Universidad Nacional de Colombia

Ingeniero Eléctrico, Especialista en Ingeniería Eléctrica, Máster en Ingeniería Eléctrica, Doctorado en Ingeniería Eléctrica. Profesor de la Universidad Nacional de Colombia

Adriana Arango Manrique, Universidad del Norte. Barranquilla

Ingeniero eléctrico, Máster en Automatización Industrial, Doctorado en Ingeniería. Profesor de la Universidad del Norte. Barranquilla

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Rodriguez Zabala, A., López-García, D. ., Carvajal-Quintero, S. X. ., & Arango Manrique, A. . (2021). A Comprehensive Review of Sustainability in Isolated Colombian Microgrids. Tecnura, 25(70). https://doi.org/10.14483/22487638.18619

ACM

[1]
Rodriguez Zabala, A., López-García, D. , Carvajal-Quintero, S.X. y Arango Manrique, A. 2021. A Comprehensive Review of Sustainability in Isolated Colombian Microgrids. Tecnura. 25, 70 (nov. 2021). DOI:https://doi.org/10.14483/22487638.18619.

ACS

(1)
Rodriguez Zabala, A.; López-García, D. .; Carvajal-Quintero, S. X. .; Arango Manrique, A. . A Comprehensive Review of Sustainability in Isolated Colombian Microgrids. Tecnura 2021, 25.

ABNT

RODRIGUEZ ZABALA, A.; LÓPEZ-GARCÍA, D. .; CARVAJAL-QUINTERO, S. X. .; ARANGO MANRIQUE, A. . A Comprehensive Review of Sustainability in Isolated Colombian Microgrids. Tecnura, [S. l.], v. 25, n. 70, 2021. DOI: 10.14483/22487638.18619. Disponível em: https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/Tecnura/article/view/18619. Acesso em: 20 ene. 2022.

Chicago

Rodriguez Zabala, Alejandra, Dahiana López-García, Sandra Ximena Carvajal-Quintero, y Adriana Arango Manrique. 2021. «A Comprehensive Review of Sustainability in Isolated Colombian Microgrids». Tecnura 25 (70). https://doi.org/10.14483/22487638.18619.

Harvard

Rodriguez Zabala, A., López-García, D. ., Carvajal-Quintero, S. X. . y Arango Manrique, A. . (2021) «A Comprehensive Review of Sustainability in Isolated Colombian Microgrids», Tecnura, 25(70). doi: 10.14483/22487638.18619.

IEEE

[1]
A. Rodriguez Zabala, D. . López-García, S. X. . Carvajal-Quintero, y A. . Arango Manrique, «A Comprehensive Review of Sustainability in Isolated Colombian Microgrids», Tecnura, vol. 25, n.º 70, nov. 2021.

MLA

Rodriguez Zabala, A., D. . López-García, S. X. . Carvajal-Quintero, y A. . Arango Manrique. «A Comprehensive Review of Sustainability in Isolated Colombian Microgrids». Tecnura, vol. 25, n.º 70, noviembre de 2021, doi:10.14483/22487638.18619.

Turabian

Rodriguez Zabala, Alejandra, Dahiana López-García, Sandra Ximena Carvajal-Quintero, y Adriana Arango Manrique. «A Comprehensive Review of Sustainability in Isolated Colombian Microgrids». Tecnura 25, no. 70 (noviembre 30, 2021). Accedido enero 20, 2022. https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/Tecnura/article/view/18619.

Vancouver

1.
Rodriguez Zabala A, López-García D, Carvajal-Quintero SX, Arango Manrique A. A Comprehensive Review of Sustainability in Isolated Colombian Microgrids. Tecnura [Internet]. 30 de noviembre de 2021 [citado 20 de enero de 2022];25(70). Disponible en: https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/Tecnura/article/view/18619

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