Metodología de Evaluación y Optimización de Sistemas Renovables Híbridos para Electrificación de Zonas Aisladas de la Red

Abstract

The objective of this thesis is the definition and development of a comprehensive methodology of energy planning for areas isolated from the mains, considering not only the energy context of the country and its development towards a sustainable scenario, but also studying the potential of renewable generation in the remote area under study, the ability for demand management and the socio-economic aspects involved in the final decision on what renewable energy solution would be the most appropriate in accordance with the characteristics of the location. The research work is organized into three major phases. The first one defines the algorithm of analysis of the context energy of the country and its evolution towards a future energy scenario based on renewable energies. A second phase which analyzes the best configurations of hybrid renewable systems capable of responding to energy needs in the area, sorting them based on their net present value. And a third one introducing the method of multi-criteria analysis which allows to select, from among all possible configurations identified in the previous stage, the most appropriate to the needs and characteristics of the area to study, taking into account not only economic or technical aspects, but also sociological, political, and environmental criteria. Finally, the developed methodology is applied to a case concrete as example of its potential. An isolated community in the Democratic Republic of the Congo has been selected since 90% of the population living in areas isolated from the mains, and being one of the African countries with the greatest potential for renewable energy generation.

El objetivo de esta tesis es la definición y desarrollo de una metodología integral de planificación energética para zonas aisladas de la red eléctrica que considere no solo el contexto energético del país y su desarrollo hacia un escenario sostenible, sino también el estudio del potencial de generación renovable en la zona remota a estudiar, la capacidad de gestión de la demanda y los aspectos socio-económicos que intervienen en la decisión final sobre qué solución energética renovable sería la más apropiada de acuerdo con las características de la ubicación. El trabajo de investigación se organiza en tres grandes etapas. La primera donde se define el algoritmo de análisis del contexto energético del país y su evolución hacia un escenario energético futuro basado en energías renovables. Una segunda fase donde se analizan las mejores configuraciones de sistemas renovables híbridos capaces de responder a las necesidades energéticas de la zona, clasificándolas en base a su valor neto actual. Y una tercera donde se describe el método de análisis multi-criterio que permite seleccionar, de entre todas las posibles configuraciones identificadas en la etapa anterior, la más adecuada para las necesidades y características de la zona a estudiar, teniendo en cuenta no solo aspectos económicos o técnicos, sino también criterios sociológicos, políticos y medioambientales. Finalmente, se aplica la metodología a un caso concreto en la República Democrática del Congo como ejemplo de su aplicación. Para el análisis del caso de estudio, se ha seleccionado una comunidad aislada en la República Democrática del Congo ya que el 90% de la población vive en zonas aisladas de la red eléctrica, y es uno de los países de África con mayor potencial de generación con energías renovables.

L'objectiu d'aquesta tesi és la definició i desenvolupament d'una metodologia integral de planificació energètica per a zones aïllades de la xarxa elèctrica que considere no solament el context energètic del país i el seu desenvolupament cap a un escenari sostenible, sinó també l'estudi del potencial de generació renovable en la zona remota a estudiar, la capacitat de gestió de la demanda i els aspectes soci-econòmics que intervenen en la decisió final sobre quina solució energètica renovable seria la més apropiada d'acord amb les característiques de la ubicació. El treball de recerca s'organitza en tres grans etapes. La primera on es defineix l'algorisme d'anàlisi del context energètic del país i la seua evolució cap a un escenari energètic futur basat en energies renovables. Una segona fase on s'analitzen les millors configuracions de sistemes renovables híbrids capaços de respondre a les necessitats energètiques de la zona, classificant-les sobre la base del seu valor net actual. I una tercera on es descriu el mètode d'anàlisi multi-criteri que permet seleccionar, d'entre totes les possibles configuracions identificades en l'etapa anterior, la més adequada per a les necessitats i característiques de la zona a estudiar, tenint en compte no sol aspectes econòmics o tècnics, sinó també criteris sociològics, polítics i mediambientals. Finalment, s'aplica la metodologia a un cas concret en la República Democràtica del Congo com a exemple de la seua aplicació. Per a l'anàlisi del cas d'estudi, s'ha seleccionat una comunitat aïllada en la República Democràtica del Congo ja que el 90% de la població viu en zones aïllades de la xarxa elèctrica, i és un dels països d'Àfrica amb major potencial de generació amb energies renovable.