Determinación de áreas óptimas a partir de la nubosidad y topografía como factores determinantes para la generación de energía solar en el de partamento de Nariño

dc.contributor.advisorAldana Boutin, Rose Marie
dc.contributor.authorLoaiza Álvarez , Paola Andrea
dc.contributor.authorRodríguez Herrera, Andrés Fernando
dc.date.accessioned2025-08-12T18:58:57Z
dc.date.available2025-08-12T18:58:57Z
dc.date.created2025-07-14
dc.descriptionLa producción de energía solar es una alternativa técnica, ambiental y económica para la solución de problemas de cobertura energética en zonas remotas de Colombia. Para el caso del departamento de Nariño, es un caso crítico, pues allí existen al menos 600 Zonas No Interconectadas (ZNI), es decir, localidades que no están conectadas al Sistema Interconectado Nacional (SIN), lo que implica un perjuicio por la carencia del servicio de energía eléctrica, que les impide el desarrollo social y productivo de esas localidades (Vivas, 2024). Si a ello se suman los altos costos que presenta el servicio de energía eléctrica, cercanos a setecientos ochenta y cinco pesos colombianos con veintiséis centavos por kilovatio-hora (COP 785.26/kWh) en 2022, junto con la inequidad energética existente, se refleja una sobrecarga económica para el hogar (Barrera, 2022). En respuesta a esta problemática, los sistemas de generación con fuentes renovables emergen como soluciones sostenibles y, dentro de estas, la energía solar fotovoltaica destaca por su potencial de implementación en áreas rurales y aisladas, gracias a la disminución de costos tecnológicos, el aumento de los sistemas y su bajo impacto ambiental, lo que implica un mayor aprovechamiento que representa una contribución directa a la mitigación del cambio climático, ya que reduce la dependencia de combustibles fósiles y disminuye las emisiones de gases de efecto invernadero (Solmic, 2024; UPME, 2024). No obstante, la viabilidad de los proyectos solares depende en gran medida de las condiciones ambientales y geográficas locales. Dentro de estos factores más influyentes se puede encontrar la nubosidad y la topografía. De hecho, la nubosidad constituye una variable crítica, porque reduce la radiación solar incidente mediante fenómenos de reflexión, dispersión y absorción, los cuales varían según el espesor y densidad de las nubes. Esta disminución directa de la radiación afecta el rendimiento de los paneles solares, especialmente en regiones montañosas y húmedas como el sur de Colombia (Contreras, 2016; SolarGIS, 2024). Igualmente, la topografía influye en la eficiencia de los sistemas fotovoltaicos, porque condiciona parámetros como la orientación e inclinación del terreno, así como la proyección de sombras, todos ellos determinantes en la captación óptima de la radiación solar (Báez & Gómez, 2020). Por lo tanto, la siguiente investigación se propone determinar las áreas óptimas para el desarrollo de proyectos solares en el departamento de Nariño, integrando el análisis espacial de dos variables principales: la nubosidad y la topografía (pendiente y orientación), porque esta combinación permite establecer zonas con alto potencial de generación solar que, a su vez, sean técnicamente viables desde el punto de vista de instalación de infraestructuras. La metodología contempla inicialmente una revisión bibliográfica especializada en energía solar y análisis geoespacial, seguida por la recopilación de datos climáticos (nubosidad) y topográficos (pendiente y orientación derivada de modelos digitales de elevación). Para ello, se emplearán datos de radiación solar (PVOUT) provistos por la plataforma SolarGIS, y se integrará información de la red vial nacional proveniente del Instituto Nacional de Vías – INVIAS (2024), para evaluar la accesibilidad de las zonas identificadas. A partir del procesamiento de estos datos mediante un Sistema de Información Geográfica (SIG), se aplicará un modelo multicriterio que permitirá clasificar el territorio en tres niveles de aptitud: alta, media y baja. Finalmente, el análisis permitirá identificar las zonas con mayor potencial para la implementación de proyectos solares en el departamento, aportando insumos técnicos para la planificación energética territorial, especialmente en el marco de programas de electrificación rural y transición energética en las ZNI. Estos resultados estarán acompañados de mapas temáticos, tablas de clasificación y recomendaciones específicas que faciliten la toma de decisiones por parte de entidades gubernamentales, organizaciones no gubernamentales y actores del sector energético.
dc.description.abstractSolar energy production is a technical, environmental, and economic alternative for solving energy coverage problems in remote areas of Colombia. The department of Nariño is a critical case, as there are at least 600 Non-Interconnected Zones (NIZs) there, i.e., localities not connected to the National Interconnected System (SIN). This implies a real loss due to the lack of electricity service, which impedes the social and productive development of these localities (Vivas, 2024). Added to this are the high costs of electricity service, which can reach values close to $785.26 per kWh, and the existing energy inequity, which reflects an economic burden on households (Barrera, 2022). In response to this problem, renewable energy generation systems are emerging as sustainable solutions. Among these, solar photovoltaic energy stands out for its potential for implementation in rural and isolated areas, thanks to the reduction in technological costs, the expansion of systems, and its low environmental impact. This means greater utilization and a direct contribution to climate change mitigation, as it reduces dependence on fossil fuels and lowers greenhouse gas emissions (Solmic, 2024; UPME, 2024). However, the viability of solar projects depends largely on local environmental and geographic conditions. Among these most influential factors are cloudiness and topography. In fact, cloudiness is a critical variable, as it reduces incidents of solar radiation through reflection, scattering, and absorption. These phenomena vary according to cloud thickness and density. This direct reduction in radiation affects the performance of solar panels, especially in mountainous and humid regions such as southern Colombia (Contreras, 2016; SolarGIS, 2024). Likewise, topography influences the efficiency of photovoltaic systems, as it influences parameters such as land orientation and slope, as well as shadow projection, all of which are crucial for optimal solar radiation capture (Báez & Gómez, 2020). Therefore, the following research aims to determine the optimal areas for the development of solar projects in the department of Nariño, integrating the spatial analysis of two main variables: cloud cover and topography (slope and aspect). This combination allows for the identification of areas with high solar generation potential that are, in turn, technically viable from the perspective of infrastructure installation. The methodology initially includes a specialized literature review on solar energy and geospatial analysis, followed by the collection of climatic (cloud cover) and topographic (slope and aspect derived from digital elevation models) data. Solar radiation data (PVOUT) provided by the SolarGIS platform will then be used. Information on the national road network from the National Road Institute (INVIAS) will be integrated (2024) to assess the accessibility of the identified areas. After processing this data using a Geographic Information System (GIS), a multi-criteria model will be applied, allowing the territory to be classified into three suitability levels: high, medium, and low. Finally, the analysis will identify the areas with the greatest potential for implementing solar projects in the department, providing technical input for territorial energy planning, especially within the framework of rural electrification and energy transition programs in the ZNI. These results will be accompanied by thematic maps, classification tables, and specific recommendations to facilitate decision-making by government entities, non-governmental organizations, and energy sector stakeholders.
dc.format.mimetypepdf
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11349/98427
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Distrital Francisco José de Caldas
dc.rights.accesoAbierto (Texto Completo)
dc.rights.accessrightsRestrictedAccess
dc.subjectEnergía solar
dc.subjectNubosidad
dc.subjectTopografía
dc.subjectZonas no interconectadas
dc.subjectAnálisis espacial
dc.subjectSistemas fotovoltaicos
dc.subjectNariño
dc.subjectColombia
dc.subject.keywordSolar energy
dc.subject.keywordCloud cover
dc.subject.keywordTopography
dc.subject.keywordUnconnected areas
dc.subject.keywordSpatial analysis
dc.subject.keywordPhotovoltaic systems
dc.subject.keywordNariño
dc.subject.keywordColombia
dc.subject.lembIngeniería Topográfica -- Tesis y disertaciones académicas
dc.titleDeterminación de áreas óptimas a partir de la nubosidad y topografía como factores determinantes para la generación de energía solar en el de partamento de Nariño
dc.title.titleenglishDetermination of optimal areas based on cloud cover and topography as determining factors for solar energy generation in the department of Nariño
dc.typebachelorThesis
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.degreeMonografía
dc.type.driverinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis

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