Desarrollo de una guía metodológica para el diseño de sistemas solares fotovoltaicos de autogeneradores a pequeña escala en Colombia

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Universidad Distrital Francisco José de Caldas

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Resumen

This thesis aims to develop a methodological guide for the design of small-scale photovoltaic solar systems (AGPE) in Colombia, based on the growing importance of renewable energies within the national energy transition and the need for clear methodologies adapted to Colombian regulations that can support engineers, technicians, and other professionals involved in the development of solar energy projects. The proposed methodological guide incorporates technical criteria and best design practices, considering regulations such as RETIE, NTC 2050, Law 1715 of 2014, and CREG Resolution 174 of 2021. Its development integrated the use of PVSOL software as a simulation and analysis tool, addressing two case studies: one for an off-grid (autonomous) system and another for an on-grid (grid-connected) system. From these cases, a step-by-step general procedure was structured, covering the evaluation of solar radiation in the sites of interest, the selection of appropriate photovoltaic technologies, the optimal sizing of system components, grid integration, and the calculation of storage capacity, ensuring compliance with efficiency, reliability, and regulatory criteria. The methodology was validated through the design of a hybrid photovoltaic solar system, applying the proposed guide in PVSOL to assess its energy performance, optimize resources, and verify its technical feasibility. The results confirmed that the guide is applicable to the Colombian context and facilitates the adoption of solar systems by small-scale self-generators, contributing to cost reduction and the efficient use of available solar radiation. As a complement, a clear and well-structured video tutorial was developed to explain the use of the methodology and the simulation tool, intended as an educational resource for training processes, thus constituting an integral tool to promote the development of sustainable solar projects and strengthen the energy transition toward clean, reliable, and locally adapted energy sources..

Descripción

El presente trabajo de grado tiene como finalidad desarrollar una guía metodológica para el diseño de sistemas solares fotovoltaicos de autogeneradores a pequeña escala (AGPE) en Colombia, fundamentada en la creciente importancia de las energías renovables dentro de la transición energética nacional y en la necesidad de contar con metodologías claras y adaptadas a la normativa colombiana, que sirvan de apoyo a ingenieros, técnicos y demás profesionales involucrados en el desarrollo de proyectos de energía solar. La guía metodológica propuesta incorpora criterios técnicos y mejores prácticas de diseño, considerando reglamentos como el RETIE, la NTC 2050, la Ley 1715 de 2014 y la Resolución CREG 174 de 2021. Para su elaboración se integró el uso del software PVSOL como herramienta de simulación y análisis, abordando dos casos de estudio: uno para un sistema off-Grid (autónomo) y otro para un sistema On-Grid (conectado a la red). A partir de estos casos se estructuró un procedimiento general, paso a paso, que contempla la evaluación de la radiación solar en los lugares de interés, la selección de tecnologías fotovoltaicas apropiadas, el dimensionamiento óptimo de los componentes, la integración con la red eléctrica y el cálculo de la capacidad de almacenamiento de energía, garantizando el cumplimiento de los criterios de eficiencia, confiabilidad y normatividad vigente. La validación de la metodología se realizó mediante el diseño de un sistema solar fotovoltaico híbrido, implementando la propuesta metodológica en PVSOL para evaluar su rendimiento energético, optimizar los recursos y comprobar su viabilidad técnica. Los resultados confirmaron que la guía es aplicable al contexto colombiano y que facilita la adopción de sistemas solares por parte de pequeños autogeneradores, contribuyendo a la reducción de costos y al aprovechamiento eficiente de la radiación solar disponible. Como complemento se elaboró un video tutorial claro y bien estructurado que explica el uso de la metodología y de la herramienta de simulación, con el fin de servir como recurso didáctico en procesos de capacitación y formación, constituyéndose en una herramienta integral que impulse el desarrollo de proyectos solares sostenibles y fortalezca la transición energética hacia fuentes limpias, confiables y adaptadas a las condiciones particulares del país.

Palabras clave

Sistemas fotovoltaicos, Autogeneración a pequeña escala, Energía solar, PVSol, Sistemas híbridos

Materias

Ingeniería Eléctrica por Ciclos Propedéuticos -- Tesis y disertaciones académicas

Citación