dimensionamiento de un sistema fotovoltaico sin baterías
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Universidad de La Salle Universidad de La Salle
Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle
Ingeniería Eléctrica Facultad de Ingeniería
1-1-2016
Dimensionamiento de un sistema fotovoltaico sin baterías Dimensionamiento de un sistema fotovoltaico sin baterías
conectado a una red de distribución secundaria conectado a una red de distribución secundaria
Julieth Carolina Gutiérrez Henao Universidad de La Salle, Bogotá
Oscar Leonardo Olaya Betancourt Universidad de La Salle, Bogotá
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Citación recomendada Citación recomendada Gutiérrez Henao, J. C., & Olaya Betancourt, O. L. (2016). Dimensionamiento de un sistema fotovoltaico sin baterías conectado a una red de distribución secundaria. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_electrica/92
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DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO SIN BATERÍAS
CONECTADO A UNA RED DE DISTRIBUCIÓN SECUNDARIA
JULIETH CAROLINA GUTIÉRREZ HENAO
OSCAR LEONARDO OLAYA BETANCOURT
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
BOGOTÁ D.C.
2016
DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO SIN BATERÍAS
CONECTADO A UNA RED DE DISTRIBUCIÓN SECUNDARIA
JULIETH CAROLINA GUTIÉRREZ HENAO
OSCAR LEONARDO OLAYA BETANCOURT
Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar al título de
Ingeniero Electricista
Director
GEOVANNY ALBERTO MARULANDA, M.Sc
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
BOGOTÁ D.C.
2016
3
Nota de Aceptación:
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_______________________________
Firma del presidente del jurado
_______________________________
Firma del jurado
_______________________________
Firma del jurado
Bogotá D.C., 2016
4
5
AGRADECIMIENTOS
Agradezco a Dios por todas las oportunidades que me ha dado hasta el momento, por permitirme
llegar hasta donde estoy y así culminar el primer de muchos logros y sueños.
A mi familia, por su inmenso amor, comprensión, dedicación, paciencia, tiempo y jalón de orejas
en las circunstancias buenas y no tan buenas. Por ser ese punto de apoyo para crecer tanto personal
como profesionalmente. A mi hermana por esas ayudas inigualables. Gracias, donde estén siempre
se sentirán orgullosos de mí. Los Amo.
Al ingeniero Geovanny Marulanda por creer en este proyecto cuando era una idea plasmada en el
papel, por confiar y apoyarnos en este proceso.
Por último y no menos importante a Oscar Olaya, mi novio, amigo y compañero de lucha, ideas,
risas, trabajos y sueños a lo largo de la carrera y de esta tesis. Gracias, mil y mil gracias. Formamos
un excelente equipo y por eso esto salió adelante.
Julieth Gutiérrez
Este gran logro para mi vida se hace posible gracias a la colaboración y apoyo de un gran circulo
de personas que compone a mi familia y mis amigos más cercanos, los cuales han sido muy
especiales y fundamentales, cada uno haciendo un aporte a mi formación personal y espiritual,
aportes con los que he podido gozar de triunfos, alegrías y satisfacciones, estos recuerdos
perduraran en mí, como la base de mi personalidad y mi ser.
Especialmente y desde lo más profundo de mi corazón agradezco a mis padres Amanda y
Gilberto, por creer en mí, y apoyarme en un sin número de formas que solo unos buenos padres
podrían ofrecer.
A mi Novia, amiga, confidente y compañera de tesis Julieta que, con su alegría, carisma, e
inteligencia luchamos día a día por la conclusión de este documento y nuestra carrera, lo único que
puedo ofrecerle es mi eterna gratitud
Al ingeniero Geovanny Marulanda, por sus grandes aportes como profesional y como persona,
por poner a nuestra disposición su conocimiento y entusiasmo, guiándonos hacia la conclusión y
éxito de esta etapa de nuestras vidas.
Oscar Olaya
6
ÍNDICE GENERAL
Pág.
I. Introducción ........................................................................................................................................... 9
II. Metodología ........................................................................................................................................ 10
A. Comportamiento de la Radiación Sola en Colombia.................................................................... 10
B. Comportamiento de la Demanda Residencial. ............................................................................. 10
C. Comportamiento red secundaria de distribución y Referentes Técnicos. ...................................... 11
D. Características Técnicas de un Sistema Solar Fotovoltaico conectado a una Red Secundaria de
Distribución. ............................................................................................................................................ 11
E. Modelo matemático .................................................................................................................... 12
III. Desarrollo de la metodología .............................................................................................................. 12
A. Radiación Solar y Demanda Residencial en Colombia. ............................................................... 12
B. Comportamiento de la Red Secundaria de Distribución en condiciones normales de operación. .. 13
1) Barranquilla............................................................................................................................. 13
2) Bogotá ..................................................................................................................................... 14
C. Dimensionamiento de un Sistema Fotovoltaico sin Batería Conectado a una Red de Distribución
Secundaria. .............................................................................................................................................. 14
D. Comportamiento de la Red Secundaria de Distribución con generación de energía eléctrica
fotovoltaica. ............................................................................................................................................. 15
1) Barranquilla............................................................................................................................. 15
2) Bogotá ..................................................................................................................................... 15
E. Análisis Económico. ................................................................................................................... 16
IV. análisis de resultados .......................................................................................................................... 17
V. Conclusiones ....................................................................................................................................... 17
VII. Referencias ....................................................................................................................................... 18
ANEXO A ............................................................................................................................................... 19
ANEXO B ............................................................................................................................................... 24
ANEXO C ............................................................................................................................................... 27
ANEXO D ............................................................................................................................................... 32
ANEXO E................................................................................................................................................ 44
ANEXO F ................................................................................................................................................ 51
ANEXO G ............................................................................................................................................... 55
ANEXO H ............................................................................................................................................... 68
7
ÍNDICE DE TABLAS
Pág.
Tabla 1. Valores de radiación promedio en diferentes regiones del país……………………………………...10
Tabla 2. Número de suscriptores residenciales por estrato socioeconómico en el servicio de energía eléctrica
en Colombia……………………………………………………………………………………………………10
Tabla 3. Números de paneles Atersa-Optimun a-260, requeridos para generar energía en la ciudad de
Barranquilla……………………………………………………………………………………………………14
Tabla 4. Números de paneles Atersa-optimun a-260, requeridos para generar energía en la ciudad de
Bogotá………………………………………………………………………………………………………….14
Tabla 5. Costo Total De La Instalación Barranquilla Estrato 6……………….……………………………….16
Tabla 6. Costo Total De La Instalación Bogotá Estrato 4……………………………………………………..16
Tabla 7. Retorno de la inversión en años. Barranquilla………………………………………………………..16
Tabla 8. Retorno de la inversión en años Bogotá……………………………………………………………..17
8
ÍNDICE DE FIGURAS
Pág.
Figura 1. Ilustración de la ubicación de sistemas de distribución dentro de un sistema de potencia………11
Figura 2. Descripción gráfica de un Sistema Fotovoltaico conectado a la Red de Distribución Secundaria….11
Figura 3. Comportamiento Radiación Solar 24 h Barranquilla y Bogotá………...….………………………...12
Figura 4. Comportamiento Demanda residencial vs Radiación solar Barranquilla……….…………………...13
Figura 5. Comportamiento Demanda residencial vs Radiación solar Bogotá…………………………………13
Figura 6. Sistema de Distribución secundario de prueba……………………………………………………...13
Figura 7. Perfiles de Tensión 24 h Ciudad de Barranquilla estrato 6……………………….………………...13
Figura 8. Pérdidas en el sistema 24 h, Barranquilla estrato 6…………………………………………………14
Figura 9. Perfiles de Tensión 24 h, Bogotá estrato 4………………………………………………………….14
Figura. 10. Pérdidas en el sistema 24 h, Bogotá estrato 4…………………………………………………….14
Figura. 11. Demanda residencial, generación del 50% y Radiación solar en Barranquilla estrato 6…………15
Figura. 12. Perfiles de Tensión 24 h, Barranquilla estrato 6………………………………………………….15
Figura 13. Pérdidas en el sistema 24 h, Barranquilla estrato 4………………………………………………...15
Figura. 14. Demanda residencial, generación del 50% y Radiación solar en Bogotá estrato 4………………16
Figura 15. Perfiles de Tensión 24 h, Bogotá estrato 4…………………………………………………….….16
Figura 16. Pérdidas en el sistema 24 h, Bogotá estrato………………………………………………………16
9
DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA
FOTOVOLTAICO SIN BATERIAS CONECTADO A
UNA RED DE DISTRIBUCIÓN SECUNDARIA
Julieth Gutiérrez Henao, Oscar Olaya Betancourt
Universidad de La Salle, Bogotá, Colombia
Resumen— El desarrollo del proyecto presenta el
dimensionamiento de un Sistema Fotovoltaico Sin Baterías
Conectado a una Red de Distribución Secundaria con el cual se
buscó determinar las condiciones y los elementos mínimos
requeridos para establecer una conexión adecuada a la red. Lo
anteriormente mencionado se llevó a cabo mediante el análisis de
variables (radiación solar en Colombia, demanda residencial en
Barranquilla y Bogotá, comportamiento y características de una red
de distribución secundaria). Para resolver el planteamiento se
realizó una simulación de flujo de carga de un circuito radial de 12
nodos y 39 usuarios residenciales estrato 6 y 4 respectivamente,
alimentado por un transformador trifásico de 112,5 kva.
Palabras clave— Radiación Solar, Sistema Fotovoltaico, Red
secundaria de distribución
Abstract — The development of the project shows the sizing of a
photovoltaic system without batteries connected to a secondary
distribution network. In order to determine the conditions and
minimum requirements for a proper connection, the previous
system depends on analysis of such variables as solar radiation in
Colombia and residential demand in Barranquilla and Bogota.
These figure in the functionality of the secondary distribution
network with a simulation of load flow of a radial circuit with 12
nodes and 39 residential users in stratum 4 in economic conditions
with the circuit using a three-phase transformer of 112,5 kVA.
Keywords— Solar radiation, photovoltaic system, secondary
distribution network.
I. INTRODUCCIÓN
ctualmente, la generación de energía eléctrica en el
mundo es llevada a cabo en grandes centrales
eléctricas, cuyos principales agentes primarios son
derivados de fuentes fósiles y fuentes renovables; con
un porcentaje del 81% y 19% restante respectivamente. Sin
embargo, en la actualidad el interés de obtener energía
eléctrica mediante el aprovechamiento de recursos renovables
ha sido mayor en los últimos años; buscando así reducir la
dependencia de generación de energía eléctrica (derivados de
fuentes fósiles), disminuir las emisiones de gases efecto
invernadero y a su vez contribuir a la mitigación del cambio
climático [1].
Diferentes países han iniciado paulatinamente la
participación de fuentes renovables en sus modelos de
generación de energía eléctrica. En relación a lo anteriormente
mencionado, Alemania, China, España y Estados Unidos hoy
en día se consolidan como países pioneros en el desarrollo de
las mayores capacidades instaladas en tecnologías para el
aprovechamiento de energía hidráulica, eólica, solar,
geotérmicas y biomasa. Hablando más específicamente de la
generación de energía eléctrica por fuente solar fotovoltaica
cabe resaltar que este tipo de tecnología es la segunda fuente
de generación no convencional en el mundo después de la
eólica; con capacidades instaladas de 36 GW en Alemania, 19
GW en China y 18 GW en Italia [1].
Colombia debido a su ubicación geográfica es un país cuya
matriz energética es favorable, ya que cuenta con gran recurso
representado en combustibles fósiles como en recursos
renovables. El recurso solar en Colombia es bastante alto
según fuentes de la Unidad de Planeación Minero Energética -
UPME- y el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios
Ambientales de Colombia -IDEAM- [2]; el país cuenta con
una radiación solar promedio de 4,5 kWh/m2/d, superando así
el valor promedio mundial que es 3,9 kWh/m2/d e incluso a
Alemania cuya radiación solar promedio es de 3,0 kWh/m2/d
[3].
Si bien en Colombia el desarrollo de proyectos de
generación de energía eléctrica con tecnología fotovoltaica sin
baterías conectados a la red han sido pocos, en los últimos
años se han realizado algunos proyectos. La Universidad
Nacional de Colombia desarrolló el proyecto de un Sistema
Solar Fotovoltaico Conectado a la Red de 1000Wp en uno de
los edificios del claustro universitario, este proyecto
implementó en su desarrollo varias normas de la IEEE 929-
2000 visualizando lo requisitos técnicos necesarios para la
interconexión adecuada a la red [4].
La Universidad Autónoma de Occidente de Cali realizó el
diseño e instalación de un Sistema Solar Fotovoltaico de 20
kWp Conectado a la Red, el cual alimenta eléctricamente un
edificio del campus de la universidad [5].
El objetivo de este documento es presentar el
dimensionamiento de un Sistema Fotovoltaico Sin Baterías
Conectado a una Red de Distribución Secundaria, para eso
este documento se presenta en: la sección II Metodología,
A
10
sección III Resultados, sección IV Análisis de Resultados y en
la Sección V Conclusiones.
II. METODOLOGÍA
Con el objetivo de presentar el dimensionamiento de un
Sistema Fotovoltaico sin Baterías Conectado a una Red de
Distribución Secundaria –SFSBCR-, se determinó el
comportamiento de la radiación solar en Colombia, la
demanda residencial en dos ciudades del país (Barranquilla y
Bogotá) y las características de una red de distribución
secundaria. De igual forma se determinaron los elementos
adecuados para la conexión a la red secundaria de distribución
identificando así las afectaciones positivas y negativas de
dicha conexión a la red.
A. Comportamiento de la radiación solar en Colombia.
En Colombia el nivel de radiación solar, ha sido evaluado
por diferentes estaciones meteorológicas a lo largo del país, a
cargo del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios
Ambientales de Colombia -IDEAM-, Corporación Autónoma
Regional -CAR-, Instituto de Planificación y Promoción de
Soluciones Energéticas -IPSE-, Federación Nacional de
Arroceros -FEDEARROZ-; los resultados obtenidos de las
mediciones de estas estaciones meteorológicas han sido
presentadas al público mediante el atlas de radiación solar,
ultravioleta y ozono de Colombia, en el cual se encuentran el
resultado de la radiación promedio mensual a lo largo de las
24 horas del día [2].
La ubicación geográfica del país sobre el Ecuador permite
que los niveles radiación solar a lo largo del territorio nacional
no presenten grandes variaciones en el año. Lo anterior se
debe a la ausencia de estaciones; a diferencia de los países
nórdicos quienes presentan uno de los valores más bajos de
radiación solar en el mundo, presentan estaciones y tiene
grandes capacidades fotovoltaicas instaladas.
Colombia presenta un promedio anual de radiación solar
cuyos valores mínimos oscilan entre 2,5 -3,0 kWh/m2 en
zonas como Choco y Putumayo. La tabla 1 presenta las
mejores zonas del país referente a radiación solar. (Anexo A)
Tabla 1. Valores de radiación promedio en diferentes regiones
del país
Región Promedio Radiación
(kWh/m2/d)
Guajira 6,0
Costa Atlántica 5,0
Orinoquía 4,5
Amazonía 4,2
Región Andina 4,5
Costa Pacífica 3,5
El análisis del recurso solar disponibles u hora Sol día -hSd-
es indispensable para el dimensionamiento de un sistema
fotovoltaicos sin baterías; esto se debe a que es necesario
conocer el hSd de la zona para dimensionar adecuadamente el
sistema.
Barranquilla es una de las ciudades con mayor potencial de
radiación solar en el país. El mejor mes de radiación solar es
enero, con un acumulado diario promedio de 6855,6 Wh/m2 y
el mes con un acumulado diario promedio de radiación solar
más bajo es octubre 5286,9 Wh/m2. En los meses de
diciembre, enero, febrero, marzo, abril y julio se presentan
valores acumulado diario de radiación superiores a
6000Wh/m2, el resto de meses del año los valores de radiación
acumulado diario está entre los 5000- 6000Wh/m2.
El valor de
hSd crítico para Barranquilla es 5,286. (Anexo A).
A su vez Bogotá es una de las ciudades con valores de
radiación solar más bajos en el país, a lo largo del año en la
ciudad se presenta el potencial de radiación solar más alto en
el mes de enero, con un acumulado diario promedio de 4207,3
Wh/m2 y abril con el acumulado diario promedio de radiación
solar más bajo de 3270,4 Wh/m2. A lo largo del año
exceptuando el mes de enero los valores acumulados diarios
no superan los 4000 Wh/m2. El valor hSd para Bogotá es
3,2704. (Anexo A).
B. Comportamiento de la demanda residencial.
En Colombia a julio del 2015 el sector residencial
presentaba un consumo de 1907 GWh lo cual equivale al 42%
del consumo total de energía eléctrica en el país, el 27% y
31% equivale al sector industrial y comercial respectivamente
[6].
Referente al consumo residencial en Colombia hay
11.553.039 de suscriptores al servicio de energía eléctrica
distribuidos como se evidencia en la tabla 2 [7].
Tabla 2. Número de suscriptores residenciales por estrato
socioeconómico en el servicio de energía eléctrica en
Colombia.
ESTRATO Número de Suscriptores
por estrato % Por Estrato
Estrato 1 3.176.313 27,493
Estrato 2 4.421.852 38,274
Estrato 3 2.561.243 22,169
Estrato 4 851.948 7,374
Estrato 5 344.011 2,978
Estrato 6 197.672 1,711
Total 11.553.039 100
Barranquilla cuenta con 269.062 suscriptores al servicio de
energía eléctrica distribuidos en los 6 estratos
socioeconómicos. Con un promedio de consumo mensual de
346,91 kW para el estrato 1 y 811,90 kW para el estrato 6. Por
otra parte, Bogotá cuenta con 1.933.737 suscriptores al
11
servicio de energía eléctrica distribuidos en los 6 estratos
socioeconómicos. Con un promedio de consumo mensual de
146,97 kW para el estrato 1 y 290,21kW para el estrato 6.
(Anexo B).
C. Comportamiento red secundaria de distribución y referentes técnicos.
Una red de distribución secundaria es aquella que se
encarga de distribuir la energía a los usuarios con niveles de
tensión de 120/208 V para usuarios tipo residencial y
comercial.
La figura 1 mediante un diagrama unifilar representa un
sistema de distribución completo; en el recuadro rojo de la
figura se observa una red de distribución secundaria la cual
parte del devanado de baja tensión del último centro de
transformación.
Figura 1. Ilustración de la ubicación de sistemas de
distribución dentro de un sistema de potencia. [8]
En los sistemas de distribución, es necesario conocer que
las tensiones en estado estacionario a 60 Hz no pueden ser
inferiores al 90 % ni mayores al 105% de su valor nominal
durante un periodo superior a un minuto, es decir los valores
aceptables se encuentran en el rango de 0.9-1.05 en PU; de
acuerdo a la NTC 1340/2013 –Tensiones y Frecuencias
Nominales en Sistemas de Energía Eléctrica en Redes de
Servicio Público- el rango para el nivel I de tensión es 0,9-
1,05.
D. Características técnicas de un sistema fotovoltaico
conectado a una red secundaria de distribución.
Un sistema fotovoltaico conectado a la red es un conjunto
de dispositivos los cuales permiten la generación de energía
eléctrica a través del efecto fotovoltaico. Esto se lleva a cabo
por medio de: paneles fotovoltaicos, inversor, sistema de
protecciones y medidor ya sea mono direccional o
bidireccional según el uso y aplicación de los SFCR figura 2.
Dichos sistemas son empleados en autoabastecimiento de
energía y entrega de excedentes a la red (Medición Neta)
mediante la conexión directa a la red.
Figura. 2. Descripción gráfica de un SFSBCR. [9]
Generador fotovoltaico o paneles fotovoltaicos:
Los paneles fotovoltaicos son los encargados de la
generación de energía por medio de la transformación de
energía luminosa en energía eléctrica mediante el efecto
fotovoltaico. Para la determinación de estos se emplean las
ecuaciones (1) y (2):
Determinación del número de paneles requeridos.
(1)
(2)
Donde:
Consumo medio
Potencia del panel fotovoltaico
Hora Sol día
Factor global de funcionamiento
La ecuación (1), determina cómo calcular el valor de horas
Sol día lo cual consiste en dividir el menor valor de la
radiación solar (Wh/m2) entre el valor de la potencia de
radiación en condiciones estándar de medida (1000 W/m2),
pues es en esas condiciones donde se cumplen las
características eléctricas de los paneles. A partir de ahí se
obtiene el valor donde se relaciona la radiación solar con el
cálculo de los paneles fotovoltaicos. [10].
La ecuación (2) presenta cómo determinar el número de
paneles requeridos para la instalación en función del hSd, la
potencia pico del panel y el consumo [5].
(3)
(4)
(5)
(6)
12
(7)
Donde:
Número de paneles en serie
Tensión de entrada del inversor
Tensión a la máxima potencia del panel
Tensión máxima de entrada
Tensión en circuito abierto en la rama
Tensión en circuito abierto del panel
Potencia por rama
Potencia en el panel
Corriente de cortocircuito del panel
Corriente máxima de entrada al inversor
La ecuación (3) presenta cómo determinar el número de
paneles en serie, relacionando la tensión de entrada del
inversor y la tensión a la máxima potencia del panel [5].
Para calcular la tensión por rama en un punto máximo de
potencia se emplean la ecuación (4) donde se determina la
tensión máxima de entrada; La ecuación (5) permite calcular
la tensión en circuito abierto de la rama. La ecuación (6)
determina la potencia por cada rama. La ecuación (7) presenta
el número de ramas en paralelo [5].
Inversor de conexión a red
Dispositivo encargado de la conversión de la corriente
continua generada por los módulos fotovoltaicos en corriente
alterna para esta ser suministrada a la red secundaria de
distribución.
(8)
(9)
La ecuación (8) presenta cómo determinar la potencia del
inversor, esta depende del número de ramas en paralelo y la
potencia de cada rama. La ecuación (9) demuestra cuál es la
corriente máxima a la entrada del inversor [5].
Contador bidireccional AC
Dispositivo que cuenta con la capacidad de censar tanto el
paso de la energía suministrada por la red, como la energía
suministrada por una segunda fuente. Según la resolución
CREG 038-2014 mediante la cual se modifica el código de
medida, establece que se deben instalar medidores
bidireccionales en los puntos de medición en los que se
presenten o se prevean flujos de energía en ambos sentidos.
E. Modelo matemático
Para evaluar y analizar las condiciones normales de operación
de un sistema secundario de distribución y la incursión de la
generación de energía mediante el efecto fotovoltaico en las
ciudades de estudios, se empleó un modelo de optimización
el cual considera variables como la maximización de
beneficios del operador de red, balance nodal de potencias,
tensiones de red, entre otros; esto con el objetivo de
cuantificar el comportamiento de las variables más
representativas del funcionamiento del sistema[11].
III. DESARROLLO DE LA METODOLOGÍA
Para realizar el dimensionamiento de un SFSBCR se
desarrolló la metodología planteada anteriormente y se
presentan los resultados obtenidos en los siguientes literales.
A. Radiación solar y demanda residencial en Colombia.
Los resultados obtenidos para la radiación solar promedio
24 h y de la demanda residencial para los 6 estratos
socioeconómicos en las ciudades de Barranquilla y Bogotá se
presentan es este literal.
La Figura 3 presenta el comparativo de los niveles de
radiación solar promedio 24 h para cada una de las ciudades.
Se observa que los niveles de radiación en la ciudad de
Barranquilla son más elevados que los de Bogotá. La gráfica
de la ciudad de Barranquilla es la de color azul y la gráfica de
la ciudad de Bogotá es la de color gris. (Anexo C).
Figura 3. Comportamiento de la radiación solar en
Barranquilla y Bogotá. Fuente: Elaboración propia.
La figura 4 presenta el comportamiento de la demanda
residencial en los 6 estratos socioeconómico y la radiación
solar 24 h en la ciudad de Barranquilla. Dichas curvas
presentan similitud en su comportamiento; las horas de mayor
radiación solar presentan lo mayores valores de la demanda
residencial para cada estrato. (Anexo C).
13
Figura 4. Comportamiento de la demanda residencial vs
radiación solar en Barranquilla. Fuente: Elaboración propia.
La figura 5 presenta el comportamiento de la demanda
residencial en los 6 estratos socioeconómicos y la radiación
solar en la ciudad de Bogotá 24 h. En las horas de mayor
radiación solar, los niveles de demanda residencial para cada
estrato socioeconómico son más bajos respecto al punto de
mayor demanda (horas de la noche). (Anexo C).
Figura 5. Comportamiento de la demanda residencial vs
radiación solar en Bogotá. Fuente: Elaboración propia.
B. Comportamiento de la red secundaria de distribución en condiciones normales de operación.
Para realizar el dimensionamiento de un SFSBCR se tomó
como referencia parte del diagrama de circuito radial de 26
nodos, alimentado por un transformador monofásico de
50kVA a 13,2 kV. El circuito original alimenta 77 usuarios
residenciales estrato 4 [8].
La figura 6 muestra el sistema de distribución secundario de
prueba empleado para el desarrollo del caso de estudio. Las
características del nuevo circuito son, 12 nodos y 39 usuarios
residenciales estrato 6 para la Barranquilla y estrato 4 para
Bogotá. Los puntos a evaluar serán los nodos 2, 3, 6, 9, 10, 11
y 12 debido a que allí se encuentran ubicados el mayor
número de usuarios y por ende, en términos de demanda son
los puntos más críticos del sistema.
Figura 6. Sistema de distribución secundario de prueba.
Modificado de [8].
Las modificaciones realizadas del circuito original se
efectuaron con base al consumo energético por usuario, el
cual es inferior a los valores de consumo actual ya que los
datos son del año 2004. De igual forma se seleccionó ese
ramal del circuito original debido a que allí se encuentran la
mayor cantidad de usuarios.
El sistema de prueba fue empleado para determinar el
comportamiento de las condiciones normales de operación
(pérdidas en las líneas y perfiles de tensión en los nodos) y el
comportamiento del sistema frente a la inclusión de sistemas
fotovoltaicos a la red para los dos casos de estudio
(Barranquilla estrato 6 y Bogotá estrato 4 con una generación
del 50% respecto a la demanda promedio diaria).
1) Barranquilla
Se emplea el circuito radial de la figura 6 con un
transformador de 150 kVA, 39 usuarios residenciales estrato
6, conectados en 12 nodos con un consumo promedio diario
de 27,06 kW. (Anexo D).
Perfiles de tensión
Los perfiles de tensión en los nodos 1, 2, 3, 6, 9, 10, 11 y 12
durante las 24 horas del día para la ciudad de Barranquilla
estrato 6 se presentan en la figura 7. (Anexo D).
Figura 7. Perfiles de tensión 24 h, Ciudad de Barranquilla
estrato 6.
14
Pérdidas
Las pérdidas de potencia en las líneas 1, 2, 5, 8, 9, 10 y 11
del circuito a lo largo de las 24 horas del día se presentan en la
figura 8. (Anexo D).
Figura 8. Pérdidas en el sistema 24 h, Barranquilla estrato 6.
2) Bogotá
Se emplea el circuito radial de la figura 6 con un
transformador de 112,5 kVA, 39 usuarios residenciales estrato
4, conectados en 12 nodos con un consumo promedio diario
de 4,64 kW.
Perfiles de tensión
En la figura 9, se presentan los perfiles de tensión del
circuito durante las 24 horas del día para la ciudad de Bogotá
estrato 4. (Anexo D).
Figura 9. Perfiles de tensión 24 h, Bogotá estrato 4.
Pérdidas
En la figura 10, se presentan las pérdidas en las diferentes
líneas del circuito radial a lo largo de las 24 horas del día.
Figura. 10. Pérdidas en el sistema 24 h, Bogotá estrato 4.
C. Dimensionamiento de un sistema fotovoltaico sin
baterías conectado a una red de distribución
secundaria.
El presente literal presenta los resultados obtenidos en el
dimensionamiento de un SFSBCR.
Módulos Fotovoltaicos
El cálculo de los paneles fotovoltaicos se realizó en base a
la información de la radiación solar de Barranquilla y Bogotá,
el comportamiento de la demanda y las fichas técnicas de 3
fabricantes diferentes de paneles fotovoltaicos. (Anexo E).
Las tablas 3 y 4 presentan el número de paneles
fotovoltaicos ATERSA-OPTIMUN A-260 requeridos para
generar energía eléctrica en porcentajes del 10%, 20%, 30%,
50% y 80% en las ciudades de Barranquilla y Bogotá. (Anexo
F).
Tabla 3. Números de paneles Atersa-Optimun A-260,
requeridos para generar energía en la ciudad de Barranquilla.
Barranquilla
ESTRATO N° de
paneles
Gen.10%
N° de paneles
Gen.20%
N° de
paneles
Gen.30%
N° de
paneles
Gen.50%
N° de
paneles
Gen.80%
Estrato 1 1 2 4 6 8
Estrato 2 1 2 4 4 6
Estrato 3 1 2 4 6 8
Estrato 4 2 4 4 6 10
Estrato 5 2 4 4 8 1
Estrato 6 4 6 8 12 18
Tabla 4. Números de paneles Atersa-Optimun A-260,
requeridos para generar energía en la ciudad de Bogotá.
Bogotá
ESTRATO
N° de
paneles
Gen.10%
N° de
paneles
Gen.20%
N° de
paneles
Gen.30%
N° de
paneles
Gen.50%
N° de
paneles
Gen.80
%
Estrato 1 1 2 2 4 6
Estrato 2 1 2 4 4 6
Estrato 3 1 2 4 4 6
Estrato 4 1 2 2 4 6
Estrato 5 1 2 4 6 8
Estrato 6 2 4 4 8 12
Inversor
El Inversor seleccionado para el dimensionamiento del
Sistema es de Conexión a Red modelo FRONIUS Primo 3.01;
Es un inversor monofásico de conexión a red el cual incorpora
un MPPT (Seguidor de punto máximo de potencia),
protección IP65 y variaciones de potencia entre los rangos 3,0
15
– 8,2 kW. Ideal para sistemas de autoabastecimiento
energético. (Anexo E).
D. Comportamiento de la red secundaria de
distribución con generación de energía eléctrica
fotovoltaica.
Analizar el comportamiento del sistema de distribución
secundario con la inclusión de sistemas fotovoltaicos a la red
se presenta en el literal. Se estableció que los casos de estudio
para realizar el análisis de pérdidas en las líneas y perfiles de
tensión. (Anexo G).
Los resultados presentados a continuación muestran el
comportamiento (pérdidas en las líneas y perfiles de tensión
en los nodos) del sistema de distribución con la inclusión
fotovoltaica del 100% en cada uno de los 39 usuarios del
sistema.
1) Barranquilla
En la figura 11 se presenta el comportamiento de la
demanda residencial diaria, el comportamiento de la demanda
con generación de energía del 50% y la radiación solar en la
ciudad de Barranquilla estrato 6.
La gráfica presenta el comportamiento de la demanda
residencial para el estrato 6 en Barranquilla en condiciones
normales (gráfica azul), con la inclusión de sistemas
fotovoltaicos se presentan valores negativos de la demanda
(gráfica gris), es decir la generación de energía es superior a la
demanda requerida en ese periodo.
Figura. 11. Demanda residencial, generación del 50% y
Radiación solar en Barranquilla estrato 6.
Perfiles de tensión
En la figura 12, se presentan los nuevos perfiles de tensión
del circuito radial de 12 nodos durante las 24 horas del día
para la ciudad de Barranquilla estrato 6 con una generación
del 50% referente a la nueva demanda.
Figura. 12. Perfiles de tensión 24 h, Barranquilla estrato 6
con generación del 50%
Pérdidas
En la figura 13, se presentan los valores de pérdidas en las
diferentes líneas del circuito radial a lo largo de las 24 horas
del día en la ciudad de Barranquilla estrato 6 con una
generación del 50% referente a la nueva demanda. Arrojando
resultados de pérdidas aproximadamente 0 en las horas de
generación de energía por fuente fotovoltaica.
Figura 13. Pérdidas en el sistema 24 h, Barranquilla estrato
4. Con generación del 50%
2) Bogotá
En la figura 14 presentan el comportamiento de la demanda
residencial diaria, el comportamiento de la demanda con
autoabastecimiento de energía del 50% y la radiación solar en
la ciudad de Bogotá estrato 4.
La gráfica presenta el comportamiento de la demanda
residencial para el estrato 4 en Bogotá en condiciones
normales (gráfica azul), con la inclusión de sistemas
fotovoltaicos se presentan valores negativos de la demanda
(gráfica gris), es decir la generación de energía es superior a la
demanda requerida en ese periodo.
16
Figura. 14. Demanda residencial, generación del 50% y
radiación solar en Bogotá estrato 4.
Perfiles de tensión
En la figura 15, se presentan los nuevos perfiles de tensión
del circuito radial de 12 nodos durante las 24 horas del día
para la ciudad de Bogotá estrato 4 con una generación del
50% referente a la nueva demanda.
Figura 15. Perfiles de tensión 24 h, Bogotá estrato 4. Con
generación del 50%
Pérdidas
En la figura 16, se presentan los nuevos valores de pérdidas
en las diferentes líneas del circuito radial a lo largo de las 24
horas del día en la ciudad de Bogotá estrato 4 con una
generación del 50% referente a la nueva demanda.
Figura 16. Pérdidas en el sistema 24 h, Bogotá estrato 4.Con
generación del 50%
E. Análisis económico.
El análisis económico del dimensionamiento de un sistema
fotovoltaico sin baterías conectado a una red secundaria de
distribución, para Barranquilla estrato 6 y Bogotá estrato 4,
ambos con una generación del 50% respecto a la demanda
residencial se presenta a continuación. Ver Anexo H.
1. Costo de la instalación
El costo total de la instalación para la instalación del
sistema fotovoltaico sin baterías conectado a una red
secundaria de distribución se presenta en la tabla 5 para
Barranquilla y la tabla 6 para Bogotá. El costo total de la
instalación incluye paneles fotovoltaicos ATERSA-
OPTIMUN A-260, inversor de conexión a red FRONIUS
Primo 3.0-1 light 3kW con seguidor del punto máximo de
potencia, medidor bidireccional y otros.
Tabla 5. Costo total de la instalación Barranquilla estrato 6.
Ciudad Barranquilla
Estrato 6
Consumo promedio diario 27.06 kW/día
% de Generación 50%
Fabricante AMTERSA OPTIMUN A 260
N° de paneles requeridos 12
Costo total instalación $ 13.114.705,44
Tabla 6. Costo Total De La Instalación Bogotá Estrato 4.
Ciudad Bogotá
Estrato 4
Consumo promedio diario 4.64 kW/día
% de Generación 50%
Fabricante AMTERSA OPTIMUN A 260
N° de paneles requeridos Bogotá
Costo total instalación 4
2. Retorno de la inversión
Las tablas 7 y 8 presentan el retorno de la inversión del
costo total de la instalación para cada uno de los seis estratos
socioeconómicos y porcentajes de generación del 10%, 20%,
30%, 50% y 80% respecto a la demanda residencial diaria por
usuario en Barranquilla y Bogotá, respectivamente.
Tabla 7. Retorno de la inversión en años. Barranquilla
ESTRATO GEN.
10%
GEN
20%
GEN
30% GEN 50% GEN. 80%
Estrato 1 35 21 16 12 10
Estrato 2 48 28 22 15 11
Estrato 3 40 24 18 14 10
Estrato 4 35 20 15 11 9
Estrato 5 28 16 12 10 8
Estrato 6 19 12 10 8 7
17
Tabla 8. Retorno de la inversión en años. Bogotá
ESTRATO GEN.
10%
GEN
20%
GEN
30% GEN 50% GEN. 80%
Estrato 1 69 41 27 21 16
Estrato 2 66 39 30 20 16
Estrato 3 65 38 29 20 15
Estrato 4 74 43 29 23 16
Estrato 5 49 29 22 17 14
Estrato 6 42 24 18 15 12
IV. ANÁLISIS DE RESULTADOS
En la zona Caribe el comportamiento de la radiación solar
coincide en gran parte con el comportamiento de la demanda
residencial; lo anterior se debe a factores culturales (periodo
de descanso entre las 12:00m – 02:00pm) y condiciones
ambientales (altas temperaturas, humedad elevada y poca
ventilación en ciertas temporadas del año). Por otra parte, en
la zona andina (Bogotá D.C.) el comportamiento de la
demanda residencial no presenta grandes coincidencias con
los picos de radiación solar, lo anterior se debe a que los picos
de la demanda residencial se presentan en horas de la noche
(07:00pm- 10:00pm).
Los perfiles de tensión en condiciones normales de
operación para las ciudades de Barranquilla estrato 6 y Bogotá
estrato 4 presentan un comportamiento normal ya que se
encuentran dentro de los límites permisibles para el nivel de
tensión del sistema; cabe resaltar que en las horas pico para
cada una de las ciudad estos valores presentan un
decresimiento debido a que los usuarios tienden a conectarse
al mismo tiempo. En Barranquilla la curva de perfiles de
tensión se relaciona a las condiciones climaticas y culturales
de la región lo que a su vez es el resultado de la curva de la
demanda.
Las perdidas de potencia en las líneas en condiciones
normales de operación para la ciudad de Barranquilla estrao 6
son significativamente más altas que las de Bogotá estrato 4.
Estas perdidas pueden llegar a ser consideradas perdidas
técnicas las cuales están asociadas a las caracterisiticas
propias de la red. La disminución de estas perdidas a valores
cercanos o iguales a cero en el periodo de radiación solar útil
se logra con la generación de energia por efecto fotovoltaico
autoabasteciendo la demanda de esas horas.
El comportamiento de la nueva demanda residencial en el
periodo de generación de energía eléctrica por fuente
fotovoltaica para las ciudades de Barranquilla y Bogotá
presenta valores iguales o inferiores a cero en la demanda; lo
anteriormente mencionado muestra que los valores de
radiación solar tenidos en cuenta para el desarrollo del
dimensionamiento en ese periodo es suficiente para satisfacer
los niveles de demanda e incluso aún llegar a inyectar a la red.
Las nuevas condiciones de operación presentaron variables
negativas (entrega de energía a la red) respecto a potencia
activa 24 h y potencia reactiva 24 h, lo cual no permitió el
funcionamiento adecuado del modelo de optimización; razón
por la cual dichos valores fueron asumidos y reemplazados
por cero para el funcionamiento adecuado del programa y
determinar que el modelo matemático es útil para
autoabastecimiento de energía.
El retorno de la inversión es inversamente proporcional al
porcentaje de generación de energía; a mayor porcentaje de
generación menor tiempo de retorno de la inversión.
Tomando en cuenta que la vida útil de un sistema fotovoltaico
es aproximadamente 25 años, la implementación de este
sistema es más atractivo para la ciudad de Barranquilla con
una generación del 20% en los 6 estratos socioeconómicos.
Por otra parte, para Bogotá la implementación de este sistema
es viable para el estrato 6 con una generación del 30% y para
todos los estratos con una generación del 50% en adelante
V. CONCLUSIONES
Colombia cuenta con gran potencial de radiación solar a lo
largo del territorio nacional, pero, aún no se ha potencializado
la generación de energía eléctrica por fuentes no
convencionales a pesar que existe legislación que fomenta el
uso e implementación de estos sistemas.
El comportamiento de la radiación solar en Barranquilla a
lo largo de las 24 h presenta similitudes con el
comportamiento de la demanda residencial; presentando
coincidencias en las horas cercanas al medio día. Sin
embargo, en Bogotá la curva de demanda y la curva de
radiación solar no presentan coincidencias debido a los picos
de radiación se encuentran en horas de la mañana mientras
que el pico de la demanda se encuentra en horas de la noche.
Económicamente la implementación de Sistemas
fotovoltaicos conectados a la red es más viable en
Barranquilla debido a sus niveles elevados de radiación solar,
el número de horas sol día y el retorno de la inversión en
menor tiempo que en Bogotá.
El uso del modelo de optimización empleado [11] es
favorable para la inclusión de sistemas fotovoltaicos
conectados a la red considerando el autoabastecimiento de
energía. Este modelo no debe ser empleado para considerar la
entrega de energía generada a la red (medición neta); lo
anterior se debe a que este modelo considera una única
dirección del flujo potencia.
La generación de energía por medio de la inclusión de
fuentes no convencionales en la red, presenta una disminución
de las pérdidas en las líneas en las horas de radiación útil para
ambas ciudades; puede llegar a ser económicamente
interesante la reducción de pérdidas para el operador de red.
18
El control de los perfiles de tensión y su relación con la
potencia reactiva es uno de los mayores retos de la ingeniería
en los sistemas de distribución, por ello sería interesante
implementarle a los sistemas de generación no convencional
un dispositivo capaz de generar o inyectar reactivos de forma
paralela al comportamiento de nuestra fuente no
convencional.
La inclusión fotovoltaica en el sistema de distribución
podría llegar a ser considerada como una alternativa para
mejorar los problemas que afectan a los operadores de red
como lo son las perdidas en las líneas. Por otra parte este tipo
de generación de energía eléctrica que emplea fuentes no
convencionales permite ayudar en la disminución de los
efectos ocasionados por la generación de energía por fuente
convencionales.
En síntesis y como recomendación para futuros trabajos de
aplicación y desarrollo relacionado a temas de generación
fotovoltaica sin baterías conectado a la red se puede obtener
mejores resultados que los presentados en este trabajo
mediante la implementación de un nuevo modelo de
optimización que permita un flujo de potencia bidireccional,
para así realizar el análisis de generación de energía
directamente a la red.
VII. REFERENCIAS
[1] Unidad de Planeación Minero Energética - UPME, (2016). Integración de las energías renovables no
convencionales en Colombia. Bogotá, [online] Disponible en:
http://www.upme.gov.co/Estudios/2015/Integracion_Energias_
Renovables/INTEGRACION_ENERGIAS_RENOVANLES_
WEB.pdf
[2] Atlas Interactivo- IDEAM [online] Disponible en:
http://atlas.ideam.gov.co/presentacion/
[3] RENEWABLES 2014 GLOBAL STATUS REPORT. (2016) (1st ed.). Rué de Milán. Retrieved from
http://www.ren21.net/Portals/0/documents/Resources/GSR/201
4/GSR2014_full%20report_low%20res.pdf
[4] ARISTOZABAL, A.J. ARREDONDO, C.A. HERNANDEZ,
J.; GORDILLO, G; DEVELOPMENT OF EQUIPMENT FOR
MONITORING PV POWER PLANTS USING VIRUAL
INSTRUMENTATION. Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá. Departamento de ingeniería
eléctrica, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá 2006.
[5] Gutiérrez Bolaños, J. & Franco Patiño, J. (2011). DISEÑO DE UN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO DE 20kWp
CONECTADO A LA RED (Pregrado). Universidad Autónoma
de Occidente.
[6] PROYECCIÓN DE LA DEMANDA DE ENERGÍA
ELÉCTRICA Y POTENCIA MÁXIMA EN COLOMBIA.
(2015). Revisión de Octubre [ebook] República de Colombia,
Ministerio de Minas y Energía, Unidad de Planeación Minero
Energética UPME Subdirección de Demanda. Disponible en: http://www.siel.gov.co/siel/documentos/documentacion/Deman
da/Proyeccion_Demanda_Energia_Electrica_Octubre2015.pdf
[7] BODEGA DE DATOS (2015)- Sistema Único de Información de Servicios Públicos- Superintendencia de Servicios Públicos
Domiciliarios. Disponible en:
http://www.sui.gov.co/SUIAuth/portada.jsp?servicioPortada=4
[8] Ramírez Castaño, S. (2004). REDES DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA (3rd ed.). Manizales: Universidad Nacional de
Colombia.
[9] : ECOTECNIA, (2016). Sistema Fotovoltaico Conectado a la Red. [image] Available at: http://econotecnia.com/sistema-
solar-conectado-a-la-red.html
[10] Hernández Fernández, L. and Zapatero Rodríguez, M. (2012).
ESTUDIO DE UNA INSTALACIÓN MIXTA,
FOTOVOLTAICA Y EÓLICA, APLICADA A UNA CASA
RURAL. Fin de Carrera. Universidad de Valladolid y Escuela
de Ingenierías Industriales. Disponible en: https://uvadoc.uva.es/bitstream/10324/2019/1/PFC-
P%2038%3B%2039.pdf
[11] Rojas, K. & Nieto, J. (2016). Análisis de flujo de potencia y perfiles de tensión en sistemas de distribución ante distintos
niveles de inclusión de vehículos eléctricos (Pregrado).
Universidad de la Salle.
[12] González Herrera, D., Luna Russi, G. and Rivas Trujillo, E.
(2015). Evaluación del impacto de la generación distribuida
mediante ´ ´índices normalizados con base en la normatividad
colombiana y estándares IEEE. INGENIERÍA, [online] Disponible en:
http://www.scielo.org.co/pdf/inge/v20n2/v20n2a09.pdf
.
19
ANEXO A
COMPORTAMIENTO RADIACIÓN SOLAR EN COLOMBIA
En Colombia el nivel de radiación solar, ha sido evaluado por diferentes estaciones meteorológicas a lo largo del país, a cargo
del IDEAM, CAR, IPSE, FEDEARROZ; los resultados obtenidos de las mediciones de estas estaciones meteorológicas han sido
presentado al público mediante el atlas de radiación solar, ultravioleta y ozono de Colombia, el cual se actualiza anualmente,
donde se encuentran el resultado de la radiación promedio mensual a lo largo de las 24 horas del día.
La figura A1 presenta el mapa de radiación solar en Colombia, la figura A2 presenta el comportamiento de la radiación solar
24h; Las tablas A1 y A2 presentan el promedio horario de la radiación (Wh/m2) ciudad de Barranquilla y Bogotá.
20
Figura. A1. Radiación Global Horizontal Medio Diario Anual en Colombia. [2].
21
TABLA A1
PROMEDIO HORARIO DE LA RADIACION (Wh/m2). CIUDAD DE BARRANQUILLA, ESTACIÓN LAS FLORES [2].
22
TABLA A2
PROMEDIO HORARIO DE LA RADIACION (Wh/m2)
CIUDAD DE BOGOTÁ, ESTACIÓN UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE BOGOTÁ [2].
23
Figura A2. Comportamiento Radiación Solar promedio (Wh/m
2) en las ciudades de Barranquilla (Color Azul) y Bogotá (Color Gris).
0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 1,0
66,6
239,6
480,3
716,3
811,4 797,3 784,6 758,1
667,6
455,7
240,9
59,9
1,2 0,1 0,1 0,0 0,0 0,0 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 1,4
52,4
183,9
318,6
425,6
498,2 500,2 477,7
428,2
351,2
259,1
144,9
38,2 0,6 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2
0,0
100,0
200,0
300,0
400,0
500,0
600,0
700,0
800,0
900,0
Wh
/M2
HORA
PROMEDIO HORARIO DE LA RADIACIÓN (Wh/m2)
PROM BARRANQUILLA PROM BOGOTA
24
ANEXO B
COMPORTAMIENTO SUSCRIPTORES RESIDENCIALES POR
ESTRATO, SERVICIO DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN COLOMBIA
RADIACIÓN SOLAR EN COLOMBIA
En Colombia la superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios por medio del Sistema Único de
Información de Servicios Públicos Domiciliarios (SUI) brinda en detalle una base de datos donde se visualiza
un histórico del número de suscriptores por estrato socioeconómico, costo del kW/h, subsidios y
contribuciones, consumo promedio mensual y diario.
Las tablas B2 y B4 presentan el número de suscriptores por estrato socioeconómico con promedio de
consumo mensual, y promedio de consumo diario.
Las tablas B1 y B3 presentan el número de suscriptores por estrato socioeconómico con promedio de
consumo diario.
25
TABLA B1
PROMEDIO CONSUMO, USUARIOS RESIDENCIALES CIUDAD DE BARRANQUILLA AÑO 2015 [7].
ESTRATO Número de
suscriptores
Promedio de
Consumo Mensual [kW]
Promedio de Consumo
Diario [kW]
Estrato 1 198.677 346,91 11,56
Estrato 2 151.005 264,21 8,81
Estrato 3 80.538 302,40 10,08
Estrato 4 37.665 385,21 12,84
Estrato 5 13.234 490,61 16,35
Estrato 6 11.462 811,90 27,06
TABLA B2
COMPORTAMIENTO MENSUAL,
USUARIOS RESIDENCIALES CIUDAD DE BARRANQUILLA AÑO 2015 [7].
PERIODICIDAD Mensual
ESTRATO Número de
suscriptores
Promedio de Consumo
Mensual [kW]
Promedio de Facturación por
consumo
Promedio de Facturación por
consumo + Subsidio
Valor Facturado por
unidad de consumo
Estrato 1 198.677 346,91 $ 110.633,93 $ 55.316,96 $ 318,91
Estrato 2 151.005 264,21 $ 82.298,69 $ 49.379,21 $ 311,49
Estrato 3 80.538 302,40 $ 97.634,14 $ 82.989,02 $ 322,87
Estrato 4 37.665 385,21 $ 131.724,30 $ 131.724,30 $ 341,95
Estrato 5 13.234 490,61 $ 163.251,48 $ 195.901,78 $ 332,75
Estrato 6 11.462 811,90 $ 283.676,23 $ 340.411,47 $ 349,40
26
.
TABLA B3
PROMEDIO CONSUMO, USUARIOS RESIDENCIALES CIUDAD DE BOGOTÁ AÑO 2015 [7].
ESTRATO Número de
suscriptores
Promedio de
Consumo Mensual [kW]
Promedio de Consumo
Diario [kW]
Estrato 1 135.209 146,97 4,90
Estrato 2 670.814 155,03 5,17
Estrato 3 689.999 157,22 5,24
Estrato 4 272.199 139,21 4,64
Estrato 5 91.993 206,15 6,87
Estrato 6 73.523 290,21 9,67
TABLA B4
COMPORTAMIENTO MENSUAL,
USUARIOS RESIDENCIALES CIUDAD DE BOGOTÁ AÑO 2015 [7].
PERIODICID
AD Mensual
ESTRATO Número de suscriptores Promedio de
Consumo kW
Promedio de Facturación
por consumo
Promedio de Facturación por
consumo + Subsidio
Valor Facturado por
unidad de consumo
Estrato 1 135.209 146,97 $ 56.744,88 $ 28.372,44 $ 386,10
Estrato 2 670.814 155,03 $ 59.720,57 $ 35.832,34 $ 385,21
Estrato 3 689.999 157,22 $ 60.329,82 $ 51.280,35 $ 383,74
Estrato 4 272.199 163,77 $ 62.501,58 $ 62.501,58 $ 381,64
Estrato 5 91.993 206,15 $ 79.119,59 $ 94.943,51 $ 383,80
Estrato 6 73.523 290,21 $ 110.847,76 $ 133.017,31 $ 381,95
27
ANEXO C
COMPORTAMIENTO DEMANDA RESIDENCIALES POR ESTRATO
SOCIOECONOMICO 24 H VS RADIACION SOLAR 24 H.
Con el fin de identificar, analizar y determinar las coincidencias de la radiación solar y el comportamiento de
la demanda residencial para los 6 estratos socioeconómico de las ciudades de Barranquilla y Bogotá.
28
TABLA C1.
COMPORTAMIENTO DE LA DEMANDA RESIDENCIAL PARA CADA ESTRATO SOCIOECONOMICO VS EL
COMPORTAMIENTO DE LA RADIACIÓN SOLAR EN LA CIUDAD DE BARRANQUILLA [2]
Comportamiento Demanda Residencial
HORA Estrato
1 Estrato 2 Estrato 3 Estrato 4 Estrato 5 Estrato 6 Radiación
00:00-01:00 81,6 98,0 92,2 103,2 254,4 601,6 0,04
01:00-02:00 81,6 98,0 98,2 103,2 254,4 601,6 0,03
02:00-03:00 81,6 110,0 100,1 103,2 254,4 601,6 0,02
03:00-04:00 152,4 128,1 192,5 152,4 365,4 622,4 0,03
04:00-05:00 226,6 205,5 336,4 226,6 421,9 766,6 0,04
05:00-06:00 384,8 264,2 384,2 384,8 496,7 899,0 0,95
06:00-07:00 421,4 296,4 421,4 461,4 561,5 958,5 66,61
07:00-08:00 528,1 315,7 562,1 588,1 654,9 978,6 239,63
08:00-09:00 658,1 357,0 617,4 758,1 788,1 1004,2 480,29
09:00-10:00 735,1 487,3 721,4 895,3 895,3 1135,4 716,35
10:00-11:00 833,1 548,4 751,2 964,2 964,2 1397,0 811,43
11:00-12:00 932,1 588,3 831,5 982,1 1131,5 1466,5 797,28
12:00-13:00 951,2 624,3 759,4 1031,2 1197,1 1524,4 784,56
13:00-14:00 864,1 724,1 685,1 998,1 1098,1 1523,3 758,09
14:00-15:00 794,1 689,0 639,4 954,1 1024,1 1497,5 667,62
15:00-16:00 691,2 654,2 521,7 831,2 931,2 1471,6 455,68
16:00-17:00 684,0 568,8 511,2 796,1 832,9 1445,6 240,91
17:00-18:00 598,2 532,1 478,2 698,2 763,1 1452,2 59,89
18:00-19:00 532,0 432,2 334,8 532,0 694,8 1487,5 1,20
19:00-20:00 489,0 381,4 331,7 489,0 586,7 1476,6 0,05
20:00-21:00 325,5 269,0 298,3 325,5 487,1 1380,6 0,06
21:00-22:00 135,8 204,3 214,3 135,8 254,4 1141,2 0,03
22:00-23:00 81,6 155,2 98,2 103,2 254,4 1028,0 0,02
23:00-00:00 81,6 80,3 98,2 103,2 254,4 601,6 0,03
PROMEDIO
DIARIO (W)
11344,
8 8811,7 10079,0 12720,2 15420,9 27063,0 6080,8
29
Figura. C1. Comportamiento Radiación Solar promedio (Wh/m
2) vs demanda residencial en la ciudad de Barranquilla.
0,00
100,00
200,00
300,00
400,00
500,00
600,00
700,00
800,00
900,00
0,0
200,0
400,0
600,0
800,0
1000,0
1200,0
1400,0
1600,0
1800,0
Rad
iaci
ón S
ola
r W
h/m
2
DE
MA
ND
A R
ES
IDE
NC
IAL
HORA
DEMANDA RESIDENCIAL VS RADIACIÓN SOLAR
Estrato 1 Estrato 2 Estrato 3 Estrato 4 Estrato 5 Estrato 6 Radiación
30
TABLA C2.
COMPORTAMIENTO DE LA DEMANDA RESIDENCIAL PARA CADA ESTRATO SOCIOECONOMICO VS EL COMPORTAMIENTO DE LA
RADIACIÓN SOLAR EN LA CIUDAD DE BOGOTÁ [2]. Comportamiento Demanda Residencial
HORA Estrato 1 Estrato 2 Estrato 3 Estrato 4 Estrato 5 Estrato 6 Radiación
00:00-01:00 20,60 21,71 21,99 22,91 28,84 41,52 0,3
01:00-02:00 16,24 17,12 17,34 18,06 22,74 31,95 0,3
02:00-03:00 16,24 17,12 17,34 18,06 22,74 31,95 0,3
03:00-04:00 16,24 17,12 17,34 18,06 22,74 31,95 0,3
04:00-05:00 140,30 147,86 149,76 156,02 196,42 276,04 0,3
05:00-06:00 287,97 303,49 307,38 320,23 403,16 566,57 1,4
06:00-07:00 233,46 246,04 249,20 259,62 326,84 459,32 52,4
07:00-08:00 172,93 182,25 184,59 192,31 242,11 340,24 183,9
08:00-09:00 180,48 190,49 192,94 201,00 253,05 355,62 318,6
09:00-10:00 176,99 186,53 188,92 196,82 247,79 348,22 425,6
10:00-11:00 150,30 158,40 160,43 167,14 210,42 295,71 498,2
11:00-12:00 168,80 177,89 180,18 187,71 236,32 332,10 500,2
12:00-13:00 228,95 241,28 244,38 254,60 320,53 450,44 477,7
13:00-14:00 72,93 76,86 77,85 81,10 102,11 143,49 428,2
14:00-15:00 90,23 95,09 96,31 100,33 126,32 177,51 351,2
15:00-16:00 195,04 205,55 208,19 216,89 273,05 383,73 259,1
16:00-17:00 257,44 271,32 274,80 286,29 360,42 506,51 144,9
17:00-18:00 381,05 401,58 406,74 423,75 533,47 749,70 38,2
18:00-19:00 682,56 719,33 728,57 759,03 955,58 1342,90 0,6
19:00-20:00 725,41 764,50 774,32 806,69 1015,58 1427,22 0,2
20:00-21:00 483,16 509,19 515,73 537,29 676,42 950,59 0,2
21:00-22:00 118,50 124,88 126,48 131,77 165,89 233,14 0,2
22:00-23:00 52,18 54,99 55,70 58,03 73,05 102,66 0,2
23:00-00:00 44,66 47,07 47,67 49,67 62,53 87,87 0,2
PROMEDIO
DIARIO (W)
4912,66 5177,65 5244,14 5463,38 6878,11 9666,96 3682,8
[Wh/m2]
31
Figura. C2. Comportamiento Radiación Solar promedio (Wh/m2) vs demanda residencial en la ciudad de Bogotá.
0
100
200
300
400
500
600
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
RA
DIA
CIÓ
N S
OL
AR
(W
h/m
2)
DE
MA
ND
A R
ES
IDE
NC
IAL
BO
GO
TÁ
E
ST
RA
TO
4
HORA
DEMANDA RESIDENCIAL VS RADIACIÓN SOLAR
Estrato 1 Estrato 2 Estrato 3 Estrato 4 Estrato 5 Estrato 6 Radiación
32
ANEXO D
SISTEMA DE PRUEBA
Para realizar el dimensionamiento de un Sistema Fotovoltaico sin Baterías Conectado a una Red de
Distribución Secundaria se tomó como referencia parte del diagrama de circuito radial de 26 nodos,
alimentado por el transformador monofásico 0706024 de 50 kVA de la red fundadores a 13.2 kV, ubicado en
el barrio San Jorge de la ciudad de Manizales; el circuito original alimenta 77 usuarios residenciales estrato 4
[11].
La figura D1 muestra el sistema de distribución secundario de prueba empleado para el desarrollo del caso
de estudio. Las características del nuevo circuito son, 12 nodos y 39 usuarios residenciales.
33
Figura. D1. Sistema de prueba. Circuito Radial de 12 nodos, 39 usuarios residenciales estrato 4.
TABLA D1.
CONDICIONES NORMALE DE OPERACIÓN BARRANQUILLA 12 NODOS, 39 USUARIOS RESIDENCIALES ESTRATO 6.
Nodo N° Usuarios kVA/ Usuario
Clase Media
kVA Total de
Usuarios kW kVAR
To 0 0,000 0,000 150 150
A 4 27,06 108,240 97,4160 47,1807
B 1 27,06 27,060 24,3540 11,7952
C 5 27,06 135,300 121,7700 58,9759
D 3 27,06 81,180 73,0620 35,3855
E 0 27,06 0,000 0,0000 0,0000
F 3 27,06 81,180 73,0620 35,3855
G 3 27,06 81,180 73,0620 35,3855
H 5 27,06 135,300 121,7700 58,9759
I 6 27,06 162,360 146,1240 70,7711
J 5 27,06 135,300 121,7700 58,9759
K 4 27,06 108,240 97,4160 47,1807
34
TABLA D2
POTENCIA ACTIVA PU 24 H PARA CADA NODO, BARRANQUILLA ESTRATO 6
No
do
1
hora
2
hora
3
hora
4
hora
5
hora
6
hora
7h
ora
8
hora
9
hora
10
hora
11
hora
12
hora
13
hora
14
hora
15
hora
16
hora
17
hora
18
hora
19
hora
20
hora
21
hora
22
hora
23
hora
24
hora
To 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
A
0,
01604
2667
0,
01604
2667
0,
01604
2667
0,
01659
7333
0,
02044
2667
0,
02397
3333
0,
02556
0,
02609
6
0,
02677
8667
0,
03027
7333
0,
03725
3333
0,
03910
6667
0,
04065
0667
0,
04062
2222
0,
03993
3333
0,
03924
1481
0,
03854
8148
0,
03872
5333
0,
03872
5333
0,
03937
6
0,
03681
6
0,
03043
2
0,
02741
3333
0,
01604
2667
B
0,
00401
0667
0,
00401
0667
0,
00401
0667
0,
00414
9333
0,
00511
0667
0,
00599
3333
0,
00639
0,
00652
4
0,
00669
4667
0,
00756
9333
0,
00931
3333
0,
00977
6667
0,
01016
2667
0,
01015
5556
0,
00998
3333
0,
00981
037
0,
00963
7037
0,
00968
1333
0,
00968
1333
0,
00984
4
0,
00920
4
0,
00760
8
0,
00685
3333
0,
00401
0667
C
0,
02005
3333
0,
02005
3333
0,
02005
3333
0,
02074
6667
0,
02555
3333
0,
02996
6667
0,
03195
0,
03262
0,
03347
3333
0,
03784
6667
0,
04656
6667
0,
04888
3333
0,
05081
3333
0,
05077
7778
0,
04991
6667
0,
04905
1852
0,
04818
5185
0,
04840
6667
0,
04840
6667
0,
04922
0,
04602
0,
03804
0,
03426
6667
0,
02005
3333
D
0,
01203
2
0,
01203
2
0,
01203
2
0,
01244
8
0,
01533
2
0,
01798
0,
01917
0,
01957
2
0,
02008
4
0,
02270
8
0,
02794
0,
02933
0,
03048
8
0,
03046
6667
0,
02995
0,
02943
1111
0,
02891
1111
0,
02904
4
0,
02904
4
0,
02953
2
0,
02761
2
0,
02282
4
0,
02056
0,
01203
2
E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
F
0,
01203
2
0,
01203
2
0,
01203
2
0,
01244
8
0,
01533
2
0,
01798
0,
01917
0,
01957
2
0,
02008
4
0,
02270
8
0,
02794
0,
02933
0,
03048
8
0,
03046
6667
0,
02995
0,
02943
1111
0,
02891
1111
0,
02904
4
0,
02904
4
0,
02953
2
0,
02761
2
0,
02282
4
0,
02056
0,
01203
2
G
0,
01203
2
0,
01203
2
0,
01203
2
0,
01244
8
0,
01533
2
0,
01798
0,
01917
0,
01957
2
0,
02008
4
0,
02270
8
0,
02794
0,
02933
0,
03048
8
0,
03046
6667
0,
02995
0,
02943
1111
0,
02891
1111
0,
02904
4
0,
02904
4
0,
02953
2
0,
02761
2
0,
02282
4
0,
02056
0,
01203
2
H
0,
02005
3333
0,
02005
3333
0,
02005
3333
0,
02074
6667
0,
02555
3333
0,
02996
6667
0,
03195
0,
03262
0,
03347
3333
0,
03784
6667
0,
04656
6667
0,
04888
3333
0,
05081
3333
0,
05077
7778
0,
04991
6667
0,
04905
1852
0,
04818
5185
0,
04840
6667
0,
04840
6667
0,
04922
0,
04602
0,
03804
0,
03426
6667
0,
02005
3333
I
0,
02406
4
0,
02406
4
0,
02406
4
0,
02489
6
0,
03066
4
0,
03596
0,
03834
0,
03914
4
0,
04016
8
0,
04541
6
0,
05588
0,
05866
0,
06097
6
0,
06093
3333
0,
0599
0,
05886
2222
0,
05782
2222
0,
05808
8
0,
05808
8
0,
05906
4
0,
05522
4
0,
04564
8
0,
04112
0,
02406
4
J
0,
02005
3333
0,
02005
3333
0,
02005
3333
0,
02074
6667
0,
02555
3333
0,
02996
6667
0,
03195
0,
03262
0,
03347
3333
0,
03784
6667
0,
04656
6667
0,
04888
3333
0,
05081
3333
0,
05077
7778
0,
04991
6667
0,
04905
1852
0,
04818
5185
0,
04840
6667
0,
04840
6667
0,
04922
0,
04602
0,
03804
0,
03426
6667
0,
02005
3333
K
0,
01604
2667
0,
01604
2667
0,
01604
2667
0,
01659
7333
0,
02044
2667
0,
02397
3333
0,
02556
0,
02609
6
0,
02677
8667
0,
03027
7333
0,
03725
3333
0,
03910
6667
0,
04065
0667
0,
04062
2222
0,
03993
3333
0,
03924
1481
0,
03854
8148
0,
03872
5333
0,
03872
5333
0,
03937
6
0,
03681
6
0,
03043
2
0,
02741
3333
0,
01604
2667
35
TABLA D3
POTENCIA REACTIVA PU 24 H PARA CADA NODO, BARRANQUILLA ESTRATO 6
No
do
1
hora
2
hora
3
hora
4
hora
5
hora
6
hora
7h
ora
8
hora
9
hora
10
hora
11
hora
12
hora
13
hora
14
hora
15
hora
16
hora
17
hora
18
hora
19
hora
20
hora
21
hora
22
hora
23
hora
24
hora
To 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
A
0,
00029
5885
0,
00023
3252
0,
00023
3252
0,
00023
3252
0,
00201
5039
0,
00413
5906
0,
00335
2999
0,
00248
3703
0,
00259
601
0,
00254
2016
0,
00215
8662
0,
00242
431
0,
00328
8207
0,
00104
7475
0,
00129
5845
0,
00280
1185
0,
00369
7478
0,
00547
2786
0,
00547
2786
0,
01041
8595
0,
00693
925
0,
00170
1877
0,
00074
943
0,
00064
1443
B
7,
39712
E-05
5,
8313
E-05
5,
8313
E-05
5,
8313
E-05
0,
00050
376
0,
00103
3976
0,
00083
825
0,
00062
0926
0,
00064
9002
0,
00063
5504
0,
00053
9665
0,
00060
6078
0,
00082
2052
0,
00026
1869
0,
00032
3961
0,
00070
0296
0,
00092
437
0,
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8196
0,
00136
8196
0,
00260
4649
0,
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4813
0,
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5469
0,
00018
7358
0,
00016
0361
C
0,
00036
9856
0,
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1565
0,
00029
1565
0,
00029
1565
0,
00251
8799
0,
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9882
0,
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1249
0,
00310
4629
0,
00324
5012
0,
00317
752
0,
00269
8327
0,
00303
0388
0,
00411
0259
0,
00130
9343
0,
00161
9806
0,
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1481
0,
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1848
0,
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0982
0,
00684
0982
0,
01302
3243
0,
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4063
0,
00212
7346
0,
00093
6788
0,
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1804
D
0,
00022
1913
0,
00017
4939
0,
00017
4939
0,
00017
4939
0,
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1279
0,
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1929
0,
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4749
0,
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2777
0,
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7007
0,
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6512
0,
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8996
0,
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8233
0,
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6155
0,
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5606
0,
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1884
0,
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0889
0,
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3109
0,
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4589
0,
00410
4589
0,
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3946
0,
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4438
0,
00127
6407
0,
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2073
0,
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1082
E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
F
0,
00022
1913
0,
00017
4939
0,
00017
4939
0,
00017
4939
0,
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1279
0,
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1929
0,
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4749
0,
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2777
0,
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7007
0,
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6512
0,
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8996
0,
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8233
0,
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6155
0,
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5606
0,
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1884
0,
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0889
0,
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3109
0,
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4589
0,
00410
4589
0,
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3946
0,
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4438
0,
00127
6407
0,
00056
2073
0,
00048
1082
G
0,
00022
1913
0,
00017
4939
0,
00017
4939
0,
00017
4939
0,
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1279
0,
00310
1929
0,
00251
4749
0,
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2777
0,
00194
7007
0,
00190
6512
0,
00161
8996
0,
00181
8233
0,
00246
6155
0,
00078
5606
0,
00097
1884
0,
00210
0889
0,
00277
3109
0,
00410
4589
0,
00410
4589
0,
00781
3946
0,
00520
4438
0,
00127
6407
0,
00056
2073
0,
00048
1082
H
0,
00036
9856
0,
00029
1565
0,
00029
1565
0,
00029
1565
0,
00251
8799
0,
00516
9882
0,
00419
1249
0,
00310
4629
0,
00324
5012
0,
00317
752
0,
00269
8327
0,
00303
0388
0,
00411
0259
0,
00130
9343
0,
00161
9806
0,
00350
1481
0,
00462
1848
0,
00684
0982
0,
00684
0982
0,
01302
3243
0,
00867
4063
0,
00212
7346
0,
00093
6788
0,
00080
1804
I
0,
00044
3827
0,
00034
9878
0,
00034
9878
0,
00034
9878
0,
00302
2559
0,
00620
3858
0,
00502
9499
0,
00372
5555
0,
00389
4015
0,
00381
3024
0,
00323
7993
0,
00363
6465
0,
00493
231
0,
00157
1212
0,
00194
3768
0,
00420
1778
0,
00554
6217
0,
00820
9179
0,
00820
9179
0,
01562
7892
0,
01040
8876
0,
00255
2815
0,
00112
4146
0,
00096
2165
J
0,
00036
9856
0,
00029
1565
0,
00029
1565
0,
00029
1565
0,
00251
8799
0,
00516
9882
0,
00419
1249
0,
00310
4629
0,
00324
5012
0,
00317
752
0,
00269
8327
0,
00303
0388
0,
00411
0259
0,
00130
9343
0,
00161
9806
0,
00350
1481
0,
00462
1848
0,
00684
0982
0,
00684
0982
0,
01302
3243
0,
00867
4063
0,
00212
7346
0,
00093
6788
0,
00080
1804
K
0,
00029
5885
0,
00023
3252
0,
00023
3252
0,
00023
3252
0,
00201
5039
0,
00413
5906
0,
00335
2999
0,
00248
3703
0,
00259
601
0,
00254
2016
0,
00215
8662
0,
00242
431
0,
00328
8207
0,
00104
7475
0,
00129
5845
0,
00280
1185
0,
00369
7478
0,
00547
2786
0,
00547
2786
0,
01041
8595
0,
00693
925
0,
00170
1877
0,
00074
943
0,
00064
1443
36
Figura. D2. Perfiles de tensión en el sistema 24 h, Barranquilla estrato 6 condiciones normales de operación.
37
Figura. D3. Pérdidas en el sistema 24 h, Barranquilla estrato 6 condiciones normales de operación.
38
TABLA D4.
CONDICIONES NORMALE DE OPERACIÓN BOGOTÁ 12 NODOS, 39 USUARIOS
RESIDENCIALES ESTRATO 4.
Nodo N° Usuarios kVA/ Usuario
Clase Media
kVA Total de
Usuarios kW kVAR
To 0 0,000 0,000 112,5 112,5
A 4 4,64 18,561 16,7046 8,0904
B 1 4,64 4,640 4,1761 2,0226
C 5 4,64 23,201 20,8807 10,1130
D 3 4,64 13,920 12,5284 6,0678
E 0 4,64 0,000 0,0000 0,0000
F 3 4,64 13,920 12,5284 6,0678
G 3 4,64 13,920 12,5284 6,0678
H 5 4,64 23,201 20,8807 10,1130
I 6 4,64 27,841 25,0568 12,1356
J 5 4,64 23,201 20,8807 10,1130
K 4 4,64 18,561 16,7046 8,0904
39
TABLA D5.
CARACTERISTICAS LINEAS DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN
Circui
to
Tram
o
Longitu
d (m)
Cali
bre
Corrien
te
Admisible
(A)
Resisten
cia (Ω/km)
Reactan
cia (Ω/km)
Impedancia
Z ∟Ɵ (Ω/km)
Resisten
cia Total
(Ω/km)
Reactan
cia Total
(Ω/km)
Impedancia
Rectangular
Magnitud
Impedancia
1
Ta 20
4/0 360 0,27 0,316
0,415 ∟ 49,48 0,0054 0,00632 0,0054+0,00632i 0,008312785
ab 18 0,415 ∟ 49,48 0,00486 0,00568 0,00486+0,005688i 0,007481507
bc 35 0,415 ∟ 49,48 0,00945 0,01106 0,00945+0,01106i 0,014547374
cd 20 0,415 ∟ 49,48 0,0054 0,00632 0,0054+0,00632i 0,008312785
2
Ta 20
4/0 360 0,27 0,316
0,415 ∟ 49,48 0,0054 0,00632 0,0054+0,00632i 0,008312785
ab 18 0,415 ∟ 49,48 0,00486 0,00568 0,00486+0,005688i 0,007481507
be 8 0,415 ∟ 49,48 0,00216 0,00252 0,00216+0,002528i 0,003325114
ef 28 0,415 ∟ 49,48 0,00756 0,00884 0,00756+0,008848i 0,011637899
fg 27 0,415 ∟ 49,48 0,00729 0,00853 0,00729+0,008532i 0,01122226
3
Ta 20
4/0 360 0,27 0,316
0,415 ∟ 49,48 0,0054 0,00632 0,0054+0,00632i 0,008312785
ab 18 0,415 ∟ 49,48 0,00486 0,00568 0,00486+0,005688i 0,007481507
be 8 0,415 ∟ 49,48 0,00216 0,00252 0,00216+0,002528i 0,003325114
eh 10 0,415 ∟ 49,48 0,0027 0,00316 0,0027+0,00316i 0,004156393
hi 15 0,415 ∟ 49,48 0,00405 0,00474 0,00405+0,00474i 0,006234589
ij 15 0,415 ∟ 49,48 0,00405 0,00474 0,00405+0,00474i 0,006234589
jk 15 0,415 ∟ 49,48 0,00405 0,00474 0,00405+0,00474i 0,006234589
40
TABLA D6
POTENCIA ACTIVA PU 24 H PARA CADA NODO, BOGOTÁ ESTRATO 4
No
do
1
hora
2
hora
3
hora
4
hora
5
hora
6
hora
7h
ora
8
hora
9
hora
10
hora
11
hora
12
hora
13
hora
14
hora
15
hora
16
hora
17
hora
18
hora
19
hora
20
hora
21
hora
22
hora
23
hora
24
hora
To 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
A
0,
00081
4567
0,
00064
214
0,
00064
214
0,
00064
214
0,
00554
738
0,
01138
6102
0,
00923
0769
0,
00683
7607
0,
00714
6786
0,
00699
8142
0,
00594
2772
0,
00667
4099
0,
00905
2397
0,
00288
3686
0,
00356
7447
0,
00771
1631
0,
01017
9116
0,
01506
6518
0,
01506
6518
0,
02868
2274
0,
01910
3679
0,
00468
5247
0,
00206
3174
0,
00176
5886
B
0,
00020
3642
0,
00016
0535
0,
00016
0535
0,
00016
0535
0,
00138
6845
0,
00284
6525
0,
00230
7692
0,
00170
9402
0,
00178
6696
0,
00174
9535
0,
00148
5693
0,
00166
8525
0,
00226
3099
0,
00072
0922
0,
00089
1862
0,
00192
7908
0,
00254
4779
0,
00376
663
0,
00376
663
0,
00717
0569
0,
00477
592
0,
00117
1312
0,
00051
5793
0,
00044
1472
C
0,
00101
8209
0,
00080
2676
0,
00080
2676
0,
00080
2676
0,
00693
4225
0,
01423
2627
0,
01153
8462
0,
00854
7009
0,
00893
3482
0,
00874
7677
0,
00742
8465
0,
00834
2624
0,
01131
5496
0,
00360
4608
0,
00445
9309
0,
00963
9539
0,
01272
3894
0,
01883
3148
0,
01883
3148
0,
03585
2843
0,
02387
9599
0,
00585
6559
0,
00257
8967
0,
00220
7358
D
0,
00061
0925
0,
00048
1605
0,
00048
1605
0,
00048
1605
0,
00416
0535
0,
00853
9576
0,
00692
3077
0,
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hora
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hora
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hora
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hora
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hora
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hora
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F
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00438
4276
0,
00139
6633
0,
00172
7793
0,
00373
4914
0,
00492
9971
0,
00729
7048
0,
00729
7048
0,
01389
1459
0,
00925
2334
0,
00226
9169
0,
00099
9241
0,
00085
5258
42
Figura. D4. Perfiles de tensión en el sistema 24 h, Bogotá estrato 4 condiciones normales de operación.
43
Figura. D5. Pérdidas en el sistema 24 h, Bogotá estrato 4 condiciones normales de operación.
44
ANEXO E
FICHAS TÉCNICAS.
A continuación, se presentan las fichas técnicas de los diferentes fabricantes de paneles fotovoltaicos e
inversores y para el desarrollo del proyecto.
45
TABLA E1
COMPARATIVO FABRICANTES PANELES SOLARES
PANELES FV
Características PV A B C
Marca Amerisolar Atersa Atersa Optimun
Modelo AS-6P30 A-265M A-260
País EE. UU España España
Potencia [W] 255 290 260
Eficiencia [%] 16,3 16,27 15,95
Tensión a la máxima Potencia/Vmp [V] 30,5 31,03 31,62
Corriente a la máxima Potencia/Imp [A] 8,37 8,54 8,28
Tensión de Circuito Abierto /Voc [V] 38,1 38,4 39,6
Corriente de Corto Circuito/Isc [A] 8,83 9,04 8,67
Tolerancia mínima de Potencia [%] 3 3 5
Número de Celdas 60 60 60
Dimensiones en mm 1640 x 992x 40 1645x990x40 1638x995x40
Peso en Kg 18,5 21,5 18,7
Garantía en Años 30 20 25
Precio en € [1€ = 3246 COP] 232,6 300,99 259,3
Precio en COP $ 755.019,60 $ 977.013,54 $ 841.687,80
46
Figura. E1. Ficha técnica panel solar Amerisolar 255 AS- 6p30
47
Figura. E2. Ficha técnica panel solar Atersa Optimun A 260.
48
Figura. E3. Ficha técnica panel solar Atersa Optimun A 265 M.
49
Figura. E4. Ficha técnica inversor Fronius Primo, página 1
50
Figura. E4. Ficha técnica inversor Fronius Primo, página 2
51
ANEXO F
DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO SIN
BATERIAS CONECTADO A UNA RED DE DISTRIBUCIÓN
SECUNDARIA
Las tablas F1, F2, F3, F4, F5 Y F6 presenta el número de paneles fotovoltaicos requeridos para cada uno de
los estratos socioeconómicos, para cada uno de los fabricantes con una generación del 10%, 20%, 30%, 50%
y 80% respecto a la demanda residencial en las ciudades de Barranquilla estrato 6 y Bogotá estrato 4,
52
TABLA F1
NÚMEROS DE PANELES AMERISOLAR AS-6P30, REQUERIDOS PARA GENERAR ENERGÍA EN LA CIUDAD DE BARRANQUILLA.
Barranquilla
ESTRATO
N° de paneles con
Generación 10 %
N° de paneles con
Generación 20 %
N° de paneles con
Generación 30 %
N° de paneles con
Generación 50 %
N° de paneles con
Generación 80 %
Estrato 1 1 2 4 6 8
Estrato 2 1 2 4 4 6
Estrato 3 1 2 4 6 8
Estrato 4 2 4 4 6 10
Estrato 5 2 4 6 8 12
Estrato 6 4 6 8 12 18
TABLA F2
NÚMEROS DE PANELES AMERISOLAR AS-6P30, REQUERIDOS PARA GENERAR ENERGÍA EN LA CIUDAD DE BOGOTÁ.
Bogotá
ESTRATO
N° de paneles con
Generación 10 %
N° de paneles con
Generación 20 %
N° de paneles con
Generación 30 %
N° de paneles con
Generación 50 %
N° de paneles con
Generación 80 %
Estrato 1 1 2 2 4 6
Estrato 2 1 2 4 4 6
Estrato 3 1 2 4 4 6
Estrato 4 1 2 2 4 6
Estrato 5 1 2 4 6 8
Estrato 6 2 4 4 8 12
53
TABLA F3
NÚMEROS DE PANELES AMTERSA A-265M, REQUERIDOS PARA GENERAR ENERGÍA EN LA CIUDAD DE BARRANQUILLA.
Barranquilla
ESTRATO
N° de paneles con
Generación 10 %
N° de paneles con
Generación 20 %
N° de paneles con
Generación 30 %
N° de paneles con
Generación 50 %
N° de paneles con
Generación 80 %
Estrato 1 1 2 4 6 8
Estrato 2 1 2 4 4 6
Estrato 3 1 2 4 4 8
Estrato 4 2 4 4 6 10
Estrato 5 2 4 4 8 12
Estrato 6 4 6 8 12 18
TABLA F4
NÚMEROS DE PANELES AMTERSA A-265M, REQUERIDOS PARA GENERAR ENERGÍA EN LA CIUDAD DE BOGOTÁ.
Bogotá
ESTRATO
N° de paneles con
Generación 10 %
N° de paneles con
Generación 20 %
N° de paneles con
Generación 30 %
N° de paneles con
Generación 50 %
N° de paneles con
Generación 80 %
Estrato 1 1 2 2 4 6
Estrato 2 1 2 2 4 6
Estrato 3 1 2 4 4 6
Estrato 4 1 2 2 4 6
Estrato 5 1 2 4 6 8
Estrato 6 2 4 4 8 10
54
TABLA F5
NÚMEROS DE PANELES AMTERSA OPTIMUNA-260, REQUERIDOS PARA GENERAR ENERGÍA EN LA CIUDAD DE BARRANQUILLA
Barranquilla
ESTRATO
N° de paneles con
Generación 10 %
N° de paneles con
Generación 20 %
N° de paneles con
Generación 30 %
N° de paneles con
Generación 50 %
N° de paneles con
Generación 80 %
Estrato 1 1 2 4 6 8
Estrato 2 1 2 4 4 6
Estrato 3 1 2 4 6 8
Estrato 4 2 4 4 6 10
Estrato 5 2 4 4 8 12
Estrato 6 4 6 8 12 18
TABLA F6
NÚMEROS DE PANELES AMTERSA OPTIMUNA-260, REQUERIDOS PARA GENERAR ENERGÍA EN LA CIUDAD DE BOGOTÁ
Bogotá
ESTRATO
N° de paneles con
Generación 10 %
N° de paneles con
Generación 20 %
N° de paneles con
Generación 30 %
N° de paneles con
Generación 50 %
N° de paneles con
Generación 80 %
Estrato 1 1 2 2 4 6
Estrato 2 1 2 4 4 6
Estrato 3 1 2 4 4 6
Estrato 4 1 2 2 4 6
Estrato 5 1 2 4 6 8
Estrato 6 2 4 4 8 12
55
ANEXO G
COMPORTAMIENTO DE LA RED SECUNDARIA DE
DISTRIBUCIÓN CON GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
FOTOVOLTAICA
El comportamiento del sistema de distribución secundario con la inclusión de sistemas fotovoltaicos a la
red es lo que se desarrolla a continuación.
56
Figura. G1. Demanda residencial, generación del 50% y Radiación solar en Barranquilla estrato 6.
57
TABLA G1
POTENCIA REACTIVA PU 24 H PARA CADA NODO BARRANQUILLA ESTRATO 6 CON
GENERACIÓN DEL 50%
Nodo N° Usuarios kVA/ Usuario
Clase Media
kVA Total de
Usuarios kW kVAR
To 0 0,000 0,000 112,5 112,5
A 4 2,32 9,280 8,3520 4,0451
B 1 2,32 2,320 2,0880 1,0113
C 5 2,32 11,600 10,4400 5,0563
D 3 2,32 6,960 6,2640 3,0338
E 0 2,32 0,000 0,0000 0,0000
F 3 2,32 6,960 6,2640 3,0338
G 3 2,32 6,960 6,2640 3,0338
H 5 2,32 11,600 10,4400 5,0563
I 6 2,32 13,920 12,5280 6,0676
J 5 2,32 11,600 10,4400 5,0563
K 4 2,32 9,280 8,3520 4,0451
58
TABLA G2
POTENCIA ACTIVA PU 24 H PARA CADA NODO BARRANQUILLA ESTRATO 6 CON GENERACIÓN DEL 50%
No
do
1
hora
2
hora
3
hora
4
hora
5
hora
6
hora
7h
ora
8
hora
9
hora
10
hora
11
hora
12
hora
13
hora
14
hora
15
hora
16
hora
17
hora
18
hora
19
hora
20
hora
21
hora
22
hora
23
hora
24
hora
To 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
A
0,
00080
7911
0,
00063
2156
0,
00063
5484
0,
00063
2156
0,
00554
4052
0,
01134
2838
0,
00747
0257
0,
00094
0391 0 0 0 0 0 0 0
0,
00022
0303
0,
00567
3004
0,
01388
175
0,
01388
175
0,
02867
5618
0,
01909
7023
0,
00467
8591
0,
00205
6518
0,
00175
923
B
0,
00020
1978
0,
00015
8039
0,
00015
8871
0,
00015
8039
0,
00138
6013
0,
00283
5709
0,
00186
7564
0,
00023
5098 0 0 0 0 0 0 0
5,
50758
E-05
0,
00141
8251
0,
00347
0438
0,
00347
0438
0,
00716
8905
0,
00477
4256
0,
00116
9648
0,
00051
4129
0,
00043
9808
C
0,
00100
9889
0,
00079
0196
0,
00079
4356
0,
00079
0196
0,
00693
0065
0,
01417
8547
0,
00933
7822
0,
00117
5489 0 0 0 0 0 0 0
0,
00027
5379
0,
00709
1254
0,
01735
2188
0,
01735
2188
0,
03584
4523
0,
02387
1279
0,
00584
8239
0,
00257
0647
0,
00219
9038
D
0,
00060
5933
0,
00047
4117
0,
00047
6613
0,
00047
4117
0,
00415
8039
0,
00850
7128
0,
00560
2693
0,
00070
5293 0 0 0 0 0 0 0
0,
00016
5228
0,
00425
4753
0,
01041
1313
0,
01041
1313
0,
02150
6714
0,
01432
2767
0,
00350
8943
0,
00154
2388
0,
00131
9423
E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
F
0,
00060
5933
0,
00047
4117
0,
00047
6613
0,
00047
4117
0,
00415
8039
0,
00850
7128
0,
00560
2693
0,
00070
5293 0 0 0 0 0 0 0
0,
00016
5228
0,
00425
4753
0,
01041
1313
0,
01041
1313
0,
02150
6714
0,
01432
2767
0,
00350
8943
0,
00154
2388
0,
00131
9423
G
0,
00060
5933
0,
00047
4117
0,
00047
6613
0,
00047
4117
0,
00415
8039
0,
00850
7128
0,
00560
2693
0,
00070
5293 0 0 0 0 0 0 0
0,
00016
5228
0,
00425
4753
0,
01041
1313
0,
01041
1313
0,
02150
6714
0,
01432
2767
0,
00350
8943
0,
00154
2388
0,
00131
9423
H
0,
00100
9889
0,
00079
0196
0,
00079
4356
0,
00079
0196
0,
00693
0065
0,
01417
8547
0,
00933
7822
0,
00117
5489 0 0 0 0 0 0 0
0,
00027
5379
0,
00709
1254
0,
01735
2188
0,
01735
2188
0,
03584
4523
0,
02387
1279
0,
00584
8239
0,
00257
0647
0,
00219
9038
I
0,
00121
1867
0,
00094
8235
0,
00095
3227
0,
00094
8235
0,
00831
6078
0,
01701
4257
0,
01120
5386
0,
00141
0586 0 0 0 0 0 0 0
0,
00033
0455
0,
00850
9505
0,
02082
2625
0,
02082
2625
0,
04301
3427
0,
02864
5534
0,
00701
7887
0,
00308
4776
0,
00263
8845
J
0,
00100
9889
0,
00079
0196
0,
00079
4356
0,
00079
0196
0,
00693
0065
0,
01417
8547
0,
00933
7822
0,
00117
5489 0 0 0 0 0 0 0
0,
00027
5379
0,
00709
1254
0,
01735
2188
0,
01735
2188
0,
03584
4523
0,
02387
1279
0,
00584
8239
0,
00257
0647
0,
00219
9038
K
0,
00080
7911
0,
00063
2156
0,
00063
5484
0,
00063
2156
0,
00554
4052
0,
01134
2838
0,
00747
0257
0,
00094
0391 0 0 0 0 0 0 0
0,
00022
0303
0,
00567
3004
0,
01388
175
0,
01388
175
0,
02867
5618
0,
01909
7023
0,
00467
8591
0,
00205
6518
0,
00175
923
59
TABLA G3
POTENCIA REACTIVA PU 24 H PARA CADA NODO BARRANQUILLA ESTRATO 6 CON GENERACION DEL 50%
No
do
1
hora
2
hora
3
hora
4
hora
5
hora
6
hora
7h
ora
8
hora
9
hora
10
hora
11
hora
12
hora
13
hora
14
hora
15
hora
16
hora
17
hora
18
hora
19
hora
20
hora
21
hora
22
hora
23
hora
24
hora
To 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
A
0,
00039
451
0,
00031
1
0,
00031
1
0,
00031
1
0,
00268
672
0,
00551
454
0,
00447
067
0,
00331
16
0,
00346
135
0,
00338
935
0,
00287
822
0,
00323
241
0,
00438
428
0,
00139
663
0,
00172
779
0,
00373
491
0,
00492
997
0,
00729
705
0,
00729
705
0,
01389
146
0,
00925
233
0,
00226
917
0,
00099
924
0,
00085
526
B
9,
8628
E-05
7,
7751
E-05
7,
7751
E-05
7,
7751
E-05
0,
00067
168
0,
00137
864
0,
00111
767
0,
00082
79
0,
00086
534
0,
00084
734
0,
00071
955
0,
00080
81
0,
00109
607
0,
00034
916
0,
00043
195
0,
00093
373
0,
00123
249
0,
00182
426
0,
00182
426
0,
00347
286
0,
00231
308
0,
00056
729
0,
00024
981
0,
00021
381
C
0,
00049
314
0,
00038
875
0,
00038
875
0,
00038
875
0,
00335
84
0,
00689
318
0,
00558
833
0,
00413
951
0,
00432
668
0,
00423
669
0,
00359
777
0,
00404
052
0,
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034
0,
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579
0,
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974
0,
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864
0,
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246
0,
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131
0,
00912
131
0,
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432
0,
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542
0,
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646
0,
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905
0,
00106
907
D
0,
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588
0,
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325
0,
00023
325
0,
00023
325
0,
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504
0,
00413
591
0,
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3
0,
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37
0,
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601
0,
00254
202
0,
00215
866
0,
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431
0,
00328
821
0,
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747
0,
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585
0,
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119
0,
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748
0,
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279
0,
00547
279
0,
01041
859
0,
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925
0,
00170
188
0,
00074
943
0,
00064
144
E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
F
0,
00029
588
0,
00023
325
0,
00023
325
0,
00023
325
0,
00201
504
0,
00413
591
0,
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3
0,
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37
0,
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601
0,
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202
0,
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866
0,
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431
0,
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821
0,
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747
0,
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585
0,
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119
0,
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748
0,
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279
0,
00547
279
0,
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859
0,
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925
0,
00170
188
0,
00074
943
0,
00064
144
G
0,
00029
588
0,
00023
325
0,
00023
325
0,
00023
325
0,
00201
504
0,
00413
591
0,
00335
3
0,
00248
37
0,
00259
601
0,
00254
202
0,
00215
866
0,
00242
431
0,
00328
821
0,
00104
747
0,
00129
585
0,
00280
119
0,
00369
748
0,
00547
279
0,
00547
279
0,
01041
859
0,
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925
0,
00170
188
0,
00074
943
0,
00064
144
H
0,
00049
314
0,
00038
875
0,
00038
875
0,
00038
875
0,
00335
84
0,
00689
318
0,
00558
833
0,
00413
951
0,
00432
668
0,
00423
669
0,
00359
777
0,
00404
052
0,
00548
034
0,
00174
579
0,
00215
974
0,
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864
0,
00616
246
0,
00912
131
0,
00912
131
0,
01736
432
0,
01156
542
0,
00283
646
0,
00124
905
0,
00106
907
I
0,
00059
177
0,
00046
65
0,
00046
65
0,
00046
65
0,
00403
008
0,
00827
181
0,
00670
6
0,
00496
741
0,
00519
202
0,
00508
403
0,
00431
732
0,
00484
862
0,
00657
641
0,
00209
495
0,
00259
169
0,
00560
237
0,
00739
496
0,
01094
557
0,
01094
557
0,
02083
719
0,
01387
85
0,
00340
375
0,
00149
886
0,
00128
289
J
0,
00049
314
0,
00038
875
0,
00038
875
0,
00038
875
0,
00335
84
0,
00689
318
0,
00558
833
0,
00413
951
0,
00432
668
0,
00423
669
0,
00359
777
0,
00404
052
0,
00548
034
0,
00174
579
0,
00215
974
0,
00466
864
0,
00616
246
0,
00912
131
0,
00912
131
0,
01736
432
0,
01156
542
0,
00283
646
0,
00124
905
0,
00106
907
K
0,
00039
451
0,
00031
1
0,
00031
1
0,
00031
1
0,
00268
672
0,
00551
454
0,
00447
067
0,
00331
16
0,
00346
135
0,
00338
935
0,
00287
822
0,
00323
241
0,
00438
428
0,
00139
663
0,
00172
779
0,
00373
491
0,
00492
997
0,
00729
705
0,
00729
705
0,
01389
146
0,
00925
233
0,
00226
917
0,
00099
924
0,
00085
526
60
Figura. G2. Perfiles de Tensión 24 h, Barranquilla estrato 6 Con generación del 50%
61
Figura. G3. Pérdidas en el sistema de distribución 24 h, Bogotá estrato 4. Con generación del 50%
62
Figura. G4. Demanda residencial, generación del 50% y Radiación solar en Bogotá estrato 4.
63
TABLA G4
POTENCIA REACTIVA PU 24 H PARA CADA NODO BOGOTÁ ESTRATO 4 CON GENERACIÓN
DEL 50%
Nodo N° Usuarios kVA/ Usuario
Clase Media
kVA Total de
Usuarios kW kVAR
To 0 0,000 0,000 150 150
A 4 13,53 54,120 48,7080 23,5904
B 1 13,53 13,530 12,1770 5,8976
C 5 13,53 67,650 60,8850 29,4880
D 3 13,53 40,590 36,5310 17,6928
E 0 13,53 0,000 0,0000 0,0000
F 3 13,53 40,590 36,5310 17,6928
G 3 13,53 40,590 36,5310 17,6928
H 5 13,53 67,650 60,8850 29,4880
I 6 13,53 81,180 73,0620 35,3855
J 5 13,53 67,650 60,8850 29,4880
K 4 13,53 54,120 48,7080 23,5904
64
TABLA G5
POTENCIA ACTIVA PU 24 H PARA CADA NODO, BOGOTÁ ESTRATO 4 CON GENERACIÓN DEL 50%
No
do
1
hora
2
hora
3
hora
4
hora
5
hora
6
hora
7h
ora
8
hora
9
hora
10
hora
11
hora
12
hora
13
hora
14
hora
15
hora
16
hora
17
hora
18
hora
19
hora
20
hora
21
hora
22
hora
23
hora
24
hora
To 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
A
0,
01604
2667
0,
01604
267
0,
01604
267
0,
01659
733
0,
02044
267
0,
02397
333
0,
02556
0,
02609
6
0 0 0 0 0 0
0,
03993
333
0,
03924
148
0,
03854
815
0,
03872
533
0,
03872
533
0,
03937
6
0,
03681
6
0,
03043
2
0,
02741
333
0,
01604
267
B
0,
00401
0667
0,
00401
067
0,
00401
067
0,
00414
933
0,
00511
067
0,
00599
333
0,
00639
0,
00652
4
0 0 0 0 0 0
0,
00998
333
0,
00981
037
0,
00963
704
0,
00968
133
0,
00968
133
0,
00984
4
0,
00920
4
0,
00760
8
0,
00685
333
0,
00401
067
C
0,
02005
3333
0,
02005
333
0,
02005
333
0,
02074
667
0,
02555
333
0,
02996
667
0,
03195
0,
03262 0 0 0 0 0 0
0,
04991
667
0,
04905
185
0,
04818
519
0,
04840
667
0,
04840
667
0,
04922
0,
04602
0,
03804
0,
03426
667
0,
02005
333
D
0,
01203
2
0,
01203
2
0,
01203
2
0,
01244
8
0,
01533
2
0,
01798
0,
01917
0,
01957
2
0 0 0 0 0 0 0,
02995
0,
02943
111
0,
02891
111
0,
02904
4
0,
02904
4
0,
02953
2
0,
02761
2
0,
02282
4
0,
02056
0,
01203
2
E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
F
0,
01203
2
0,
01203
2
0,
01203
2
0,
01244
8
0,
01533
2
0,
01798
0,
01917
0,
01957
2
0 0 0 0 0 0 0,
02995
0,
02943
111
0,
02891
111
0,
02904
4
0,
02904
4
0,
02953
2
0,
02761
2
0,
02282
4
0,
02056
0,
01203
2
G
0,
01203
2
0,
01203
2
0,
01203
2
0,
01244
8
0,
01533
2
0,
01798
0,
01917
0,
01957
2
0 0 0 0 0 0 0,
02995
0,
02943
111
0,
02891
111
0,
02904
4
0,
02904
4
0,
02953
2
0,
02761
2
0,
02282
4
0,
02056
0,
01203
2
H
0,
02005
3333
0,
02005
333
0,
02005
333
0,
02074
667
0,
02555
333
0,
02996
667
0,
03195
0,
03262 0 0 0 0 0 0
0,
04991
667
0,
04905
185
0,
04818
519
0,
04840
667
0,
04840
667
0,
04922
0,
04602
0,
03804
0,
03426
667
0,
02005
333
I
0,
02406
4
0,
02406
4
0,
02406
4
0,
02489
6
0,
03066
4
0,
03596
0,
03834
0,
03914
4
0 0 0 0 0 0 0,
0599
0,
05886
222
0,
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222
0,
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8
0,
05808
8
0,
05906
4
0,
05522
4
0,
04564
8
0,
04112
0,
02406
4
J
0,
02005
3333
0,
02005
333
0,
02005
333
0,
02074
667
0,
02555
333
0,
02996
667
0,
03195
0,
03262 0 0 0 0 0 0
0,
04991
667
0,
04905
185
0,
04818
519
0,
04840
667
0,
04840
667
0,
04922
0,
04602
0,
03804
0,
03426
667
0,
02005
333
K
0,
01604
2667
0,
01604
267
0,
01604
267
0,
01659
733
0,
02044
267
0,
02397
333
0,
02556
0,
02609
6
0 0 0 0 0 0
0,
03993
333
0,
03924
148
0,
03854
815
0,
03872
533
0,
03872
533
0,
03937
6
0,
03681
6
0,
03043
2
0,
02741
333
0,
01604
267
65
TABLA G6
POTENCIA REACTIVA PU 24 H PARA CADA NODO BOGOTÁ ESTRATO 4 CON GENERACION DEL 50%
No
do
1
hora
2
hora
3
hora
4
hora
5
hora
6
hora
7h
ora
8
hora
9
hora
10
hora
11
hora
12
hora
13
hora
14
hora
15
hora
16
hora
17
hora
18
hora
19
hora
20
hora
21
hora
22
hora
23
hora
24
hora
To 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
A
0,
00029
588
0,
00023
325
0,
00023
325
0,
00023
325
0,
00201
504
0,
00413
591
0,
00335
3
0,
00248
37
0,
00259
601
0,
00254
202
0,
00215
866
0,
00242
431
0,
00328
821
0,
00104
747
0,
00129
585
0,
00280
119
0,
00369
748
0,
00547
279
0,
00547
279
0,
01041
859
0,
00693
925
0,
00170
188
0,
00074
943
0,
00064
144
B
7,
3971
E-05
5,
8313
E-05
5,
8313
E-05
5,
8313
E-05
0,
00050
376
0,
00103
398
0,
00083
825
0,
00062
093
0,
00064
9
0,
00063
55
0,
00053
967
0,
00060
608
0,
00082
205
0,
00026
187
0,
00032
396
0,
00070
03
0,
00092
437
0,
00136
82
0,
00136
82
0,
00260
465
0,
00173
481
0,
00042
547
0,
00018
736
0,
00016
036
C
0,
00036
986
0,
00029
157
0,
00029
157
0,
00029
157
0,
00251
88
0,
00516
988
0,
00419
125
0,
00310
463
0,
00324
501
0,
00317
752
0,
00269
833
0,
00303
039
0,
00411
026
0,
00130
934
0,
00161
981
0,
00350
148
0,
00462
185
0,
00684
098
0,
00684
098
0,
01302
324
0,
00867
406
0,
00212
735
0,
00093
679
0,
00080
18
D
0,
00022
191
0,
00017
494
0,
00017
494
0,
00017
494
0,
00151
128
0,
00310
193
0,
00251
475
0,
00186
278
0,
00194
701
0,
00190
651
0,
00161
9
0,
00181
823
0,
00246
616
0,
00078
561
0,
00097
188
0,
00210
089
0,
00277
311
0,
00410
459
0,
00410
459
0,
00781
395
0,
00520
444
0,
00127
641
0,
00056
207
0,
00048
108
E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
F
0,
00022
191
0,
00017
494
0,
00017
494
0,
00017
494
0,
00151
128
0,
00310
193
0,
00251
475
0,
00186
278
0,
00194
701
0,
00190
651
0,
00161
9
0,
00181
823
0,
00246
616
0,
00078
561
0,
00097
188
0,
00210
089
0,
00277
311
0,
00410
459
0,
00410
459
0,
00781
395
0,
00520
444
0,
00127
641
0,
00056
207
0,
00048
108
G
0,
00022
191
0,
00017
494
0,
00017
494
0,
00017
494
0,
00151
128
0,
00310
193
0,
00251
475
0,
00186
278
0,
00194
701
0,
00190
651
0,
00161
9
0,
00181
823
0,
00246
616
0,
00078
561
0,
00097
188
0,
00210
089
0,
00277
311
0,
00410
459
0,
00410
459
0,
00781
395
0,
00520
444
0,
00127
641
0,
00056
207
0,
00048
108
H
0,
00036
986
0,
00029
157
0,
00029
157
0,
00029
157
0,
00251
88
0,
00516
988
0,
00419
125
0,
00310
463
0,
00324
501
0,
00317
752
0,
00269
833
0,
00303
039
0,
00411
026
0,
00130
934
0,
00161
981
0,
00350
148
0,
00462
185
0,
00684
098
0,
00684
098
0,
01302
324
0,
00867
406
0,
00212
735
0,
00093
679
0,
00080
18
I
0,
00044
383
0,
00034
988
0,
00034
988
0,
00034
988
0,
00302
256
0,
00620
386
0,
00502
95
0,
00372
555
0,
00389
401
0,
00381
302
0,
00323
799
0,
00363
647
0,
00493
231
0,
00157
121
0,
00194
377
0,
00420
178
0,
00554
622
0,
00820
918
0,
00820
918
0,
01562
789
0,
01040
888
0,
00255
281
0,
00112
415
0,
00096
216
J
0,
00036
986
0,
00029
157
0,
00029
157
0,
00029
157
0,
00251
88
0,
00516
988
0,
00419
125
0,
00310
463
0,
00324
501
0,
00317
752
0,
00269
833
0,
00303
039
0,
00411
026
0,
00130
934
0,
00161
981
0,
00350
148
0,
00462
185
0,
00684
098
0,
00684
098
0,
01302
324
0,
00867
406
0,
00212
735
0,
00093
679
0,
00080
18
K
0,
00029
588
0,
00023
325
0,
00023
325
0,
00023
325
0,
00201
504
0,
00413
591
0,
00335
3
0,
00248
37
0,
00259
601
0,
00254
202
0,
00215
866
0,
00242
431
0,
00328
821
0,
00104
747
0,
00129
585
0,
00280
119
0,
00369
748
0,
00547
279
0,
00547
279
0,
01041
859
0,
00693
925
0,
00170
188
0,
00074
943
0,
00064
144
66
Figura G5. Perfiles de Tensión 24 h, Bogotá estrato 4. Con generación del 50%
67
Figura G6. Pérdidas en las líneas 24 h, Bogotá estrato 4. Con generación del 50%
68
ANEXO H
ANÁLISIS ECONÓMICO
El costo total de la instalación incluye paneles fotovoltaicos ATERSA-OPTIMUN A-260, inversor de
conexión a red Fronius primo 3.0-1 light 3kW con segfuidor de punto máximo de potencia, medidror
bidireccional y otros.
De igual forma se presentan el retorno de la inversión para el uso del sistema fotovoltaico conectado a una red
secundaria de distribución.
69
TABLA H1
COSTO TOTAL INSTALACIÓN (PANELES AMTERSA OPTIMUN A 260, INVERSOR Y MEDIDOR BIDIRECCIONAL) PARA BARRANQUILLA Barranquilla
ESTRATO Costo Instalación Total,
generación 10 %
Costo Instalación Total,
generación 20 %
Costo Instalación Total,
generación 30 %
Costo Instalación Total,
generación 50 %
Costo Instalación Total,
generación 80 %
Estrato 1 $ 4.697.827 $ 5.539.515 $ 7.222.891 $ 8.906.266 $ 10.589.642
Estrato 2 $ 4.697.827 $ 5.539.515 $ 7.222.891 $ 7.222.891 $ 8.906.266
Estrato 3 $ 4.697.827 $ 5.539.515 $ 7.222.891 $ 8.906.266 $ 10.589.642
Estrato 4 $ 5.539.515 $ 7.222.891 $ 7.222.891 $ 8.906.266 $ 12.273.018
Estrato 5 $ 5.539.515 $ 7.222.891 $ 7.222.891 $ 10.589.642 $ 13.956.393
Estrato 6 $ 7.222.891 $ 8.906.266 $ 10.589.642 $ 13.956.393 $ 19.006.520
TABLA H2
COSTO TOTAL INSTALACIÓN (PANELES AMTERSA OPTIMUN A 260, INVERSOR Y MEDIDOR BIDIRECCIONAL) PARA BOGOTÁ Bogota
ESTRATO Costo Instalación Total,
generación 10 % Costo Instalación Total,
generación 20 % Costo Instalación Total,
generación 30 % Costo Instalación Total,
generación 50 % Costo Instalación Total,
generación 80 %
Estrato 1 $ 4.697.827 $ 5.539.515 $ 5.539.515 $ 7.222.891 $ 8.906.266
Estrato 2 $ 4.697.827 $ 5.539.515 $ 6.381.203 $ 7.222.891 $ 8.906.266
Estrato 3 $ 4.697.827 $ 5.539.515 $ 7.222.891 $ 7.222.891 $ 8.906.266
Estrato 4 $ 4.697.827 $ 5.539.515 $ 5.539.515 $ 7.222.891 $ 8.906.266
Estrato 5 $ 4.697.827 $ 5.539.515 $ 7.222.891 $ 8.906.266 $ 10.589.642
Estrato 6 $ 5.539.515 $ 7.222.891 $ 7.222.891 $ 10.589.642 $ 13.956.393
70
TABLA H3
RETORNO DE LA INVERSIÓN EN AÑOS PARA LA CIUDAD DE BARRANQUILLA, SEGÚN ESTRATO Y EL PORCENTAJE DE LA DEMANDA PROMEDIO
ESTRATO GENERACION
10%
GENERACION
20%
GENERACION
30%
GENERACION
50%
GENERACION
80%
Estrato 1 35 21 16 12 10
Estrato 2 48 28 22 15 11
Estrato 3 40 24 18 14 10
Estrato 4 35 20 15 11 9
Estrato 5 28 16 12 10 8
Estrato 6 19 12 10 8 7
TABLA H4
RETORNO DE LA INVERSIÓN EN AÑOS PARA LA CIUDAD DE BOGOTÁ, SEGÚN ESTRATO Y EL PORCENTAJE DE LA DEMANDA PROMEDIO
ESTRATO GENERACION
10%
GENERACION
20%
GENERACION
30%
GENERACION
50%
GENERACION
80%
Estrato 1 69 41 27 21 16
Estrato 2 66 39 30 20 16
Estrato 3 65 38 29 20 15
Estrato 4 62 37 24 19 13
Estrato 5 49 29 22 17 14
Estrato 6 42 24 18 15 12