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Biogás

La generación de energia,apartir de biomasa, representa una capacidad instalada de 175 megavatios y una generación  anual de energia cercana a los 600 Gwh/año.( González X, 20108).
Generación de electricidad

El poder calorífico del biogás es de 4.700 a 5.500 kcal/m3 o 6,27 kWh/m3 dependiendo del contenido de gas metano (CH4 ) y puede generar una cantidad de calor equivalente a 22.000 BTU/m3 o 21.5 MJ/m3 (573 BTU por pie cúbico), valor que puede variar entre 19.7 y 23 MJ/m3 . Su temperatura de auto-ignición es similar a la del metano puro y varía de 650 - 750 °C. (Moncayo G,2017)
Costos Globales
Existe varios tipos de biodigestores
Biodigestores de bajo costo: No usan sistemas de calefacción  o agitación, lo que reduce el costo de inversión y mantenimiento. Son los mas utilizaos por medianos productores agropecuarios en el mundo.
Biodigestores domésticos: Abastece las necesidades de combustible para cocinar de una familia media, lo que significa que se necesita una producción de gas de 1.000 litros /dia.Diaz y torres (2019)pg19
A modo de referencia cuatro vacas que duerman cerca en un establo cerca de la casa depositaran en toda la noche la cantidad de estiércol que se necesita para suplir la familia media.
Ventajas
Bajo costo
Evita la contaminación del medio ambiente
Aprovechamiento de fertilizantes orgánicos ricos en nutrientes
Generación de energía
Contribuye a la creación de empleo en el medio rural
Fuente: Revista aprovechamiento de residuos en biodogestores (2017)

Costos Globales
Existe varios tipos de biodigestores
Biodigestores de bajo costo: No usan sistemas de calefacción  o agitación, lo que reduce el costo de inversión y mantenimiento. Son los mas utilizaos por medianos productores agropecuarios en el mundo.
Biodigestores domésticos: Abastece las necesidades de combustible para cocinar de una familia media, lo que significa que se necesita una producción de gas de 1.000 litros /dia.Diaz y torres (2019)pg19
A modo de referencia cuatro vacas que duerman cerca en un establo cerca de la casa depositaran en toda la noche la cantidad de estiércol que se necesita para suplir la familia media.

ventajas
Bajo costo
Evita la contaminación del medio ambiente
Aprovechamiento de fertilizantes orgánicos ricos en nutrientes
Generación de energía
Contribuye a la creación de empleo en el medio rural
Fuente: Revista aprovechamiento de residuos en biodogestores (2017)
COSTOS GLOBALLES

Biodigestores tubulares
Están construidos de plásticos y suelen tener formas cilíndricas y alargadas  al estar semi enterrados, dejan visible la cúpula de biogás al estar enterrados
· El plástico usado en estos biodigestores suele ser polietileno de invernadero (doble capa) en los casos más baratos (con durabilidades de entre 5-7 años si están bien protegidos) y geomembranas (con durabilidades de 10 a 15 años). · La geomembrana puede ser de PVC o polietileno, con grosores superiores a los 0,75 mm. Las geomembranas de PVC pueden ser reforzadas con malla interna de nylon o sin ella. · Los biodigestores tubulares plásticos (de polietileno tubular de invernadero) se deben construir en el lugar de la instalación. · La instalación del sistema se hace en un solo día. · Estos biodigestores funcionan a temperaturas similares a las del suelo y pueden diseñarse para aprovechar la radiación solar de modo que se caliente el sistema, es necesario añadir aislante en las paredes y sobre el suelo de la zanja para no perder el calor ganado

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Capacidad Instalada

Según IRENA3, los países con la mayor capacidad instalada para la generación mundial de bioenergía en 2016 fueron Brasil (14 GW), EE.UU. (13 GW), China (12 GW), India (9 GW) y Alemania (8 GW).  Cabe destacar el caso de Reino Unido, que en 2012 ocupó la novena posición (3 GW) en este ranking y en 2016 ocupó la sexta posición (5 GW).

Por tipo de subtecnología, los países con la mayor capacidad instalada en bioenergía a partir de biomasa sólida, biogás y biocombustibles fueron Brasil (14 GW), Alemania (5 GW) e Italia (1 GW), respectivamente.

Generación de Electricidad

Según el Ministerio de Minas y Energía, en Colombia en el 2016, se generaron 597,81 GWh a través de materia orgánica.

Costos Globales

La determinación de los costos de producción de energía (o materiales) a partir de biomasa es compleja debido a la variabilidad regional en los costos de producción y suministro de materias primas  y la amplia variedad de tecnologías de conversión de biomasa. Los factores clave que afectan a la los costos de producción de bioenergía son los siguientes:

ü  Para la producción de cultivos: el costo de la tierra y del trabajo, rendimientos de los cultivos, los precios de diversos insumos (como fertilizantes), suministro de agua y el sistema de gestión (por ejemplo, la cosecha mecanizada y la manual).

ü  Para el envió de biomasa en una instalación de conversión: la distribución espacial de los recursos de biomasa, la distancia de transporte, medio de transporte y el despliegue (y oportunidad) de las tecnologías de pre tratamiento de la cadena. Las cadenas de suministro van desde el uso en el sitio (por ejemplo, la leña o el uso de bagazo en la industria azucarera o residuos de biomasa en las instalaciones de conversión de otras) hasta llegar a las cadenas de suministro internacionales con pastillas enviadas o combustibles líquidos como el etanol

ü  Para la conversión final a los portadores de energía (o de biomateriales): la escala de conversión, los mecanismos de financiación, los factores de planta, la producción y el valor de los coproductos,  y los costos finales de conversión (en la planta de producción). Estos actores claves varían entre las tecnologías y los lugares. El tipo de portador de energía utilizada en el proceso de conversión influye en el potencial de mitigación del cambio climático.

ü  Los análisis de Hoogwijk et al. (2009) ofrecen una perspectiva global y a largo plazo para los posibles costos de producción de biomasa (centrado en sistemas de cultivos perennes) de los diferentes reportes de escenarios especiales de emisiones del IPCC. Los costos de arriendo de las tierras, aunque con un factor menor en los costos en la mayoría de las regiones del mundo, dependen de la intensidad de uso del suelo en los escenarios subyacentes. Los costos de capital varían debido a los diferentes niveles de mecanización. En base a estos análisis, una parte considerable (100 a 300 EJ) de las posibilidades técnicas de largo alcance basados en sistemas de cultivos perennes podría costar alrededor de 2,3 USD/GJ.

ü  Estos cogeneradores se encuentran en Risaralda, Valle del Cauca y Cauca y entregaron 589,1 Gwh de excedentes al Sistema Interconectado Nacional (SIN) en 2016, 14,5% superior frente a 2015, según datos de XM.

Beneficios

·  Es una fuente de energía inagotable, contamina muy poco el medio ambiente y apenas afecta a la capa de ozono. Y hay un gran excedente de biomasa.

·  Como energía renovable, reduce el uso de los combustibles fósiles y la contaminación que estos producen.

·  Favorece la limpieza de los montes y de los bosques.

·  Su uso es mucho más barato que otras energías más convencionales: alrededor de cuatro veces menos costoso.

·  Hay una gran variedad de combustibles disponibles.

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Capacidad instalada de energía hidráulica:

Capacidad instalada entre 500 y 20.000 kW, operación a filo de agua, aplicable a zonas no interconectadas y zonas interconectadas (sin posibilidad de participar en el despacho eléctrico, menores a 500 kW, y con posibilidad de hacerlo las mayores a 10.000 kW).

El país en donde se encuentra la mayor capacidad instalada es China con 370.2 gigavatios (GW)

Generación de electricidad.

Una estación hidroeléctrica rara vez opera a su potencia máxima durante un año completo; la relación entre la potencia promedio anual y la capacidad de capacidad instalada es el factor de capacidad. La capacidad instalada es la suma de todas las clasificaciones de potencia de la placa de identificación del generador.

Para el caso de China en el año 2020 la producción hidroeléctrica anual (TWh) fue de 1232, Capacidad instalada (GW) 352, su factor de capacidad 0.37, % de producción mundial 28.5% y su % en generación de electricidad domestica fue de 17.2%

Costos globales:

Costo de inversión: incluye los costos de planificación, análisis de impacto ambiental, concesión de licencias, la mitigación de la pesca y vida silvestre, la mitigación de recreación, mitigación histórica y arqueológica, y monitoreo de la calidad del agua.

Construcción civil son los mayores costos del proyecto dependen del lugar específico, principalmente a las características propias de la topografía, las condiciones geológicas y el diseño de la construcción del proyecto. Los componentes del proyecto de construcción que afectan los costos de construcción civil, la mayoría son presas, tomas de agua, conductos de presión hidráulica (túneles y compuertas) y las centrales eléctricas, por lo tanto, estos elementos tienen que ser optimizados cuidadosamente durante la etapa de diseño de ingeniería.

Costos de equipos electromecánicos utilizados para la transformación de energía, estos aumentan si el proyecto tiene capacidad instalada menor a 5 MW, ya que a medida que aumenta la capacidad, los costos son cada vez más influenciados por el costo de las estructuras civiles.

Los costos específicos de inversión (por kW instalado) tienden a reducirse a una mayor cota y capacidad instalada del proyecto. Con mayor cota, el proyecto hidroeléctrico se puede configurar para utilizar menos volumen de flujo, y por lo tanto más pequeños conductos hidráulicos o pasajes. El tamaño del equipo es también más pequeño y los costos relacionados son más bajos.

Costos de operación y mantenimiento: Una vez construidas y puestas en funcionamiento, las centrales hidroeléctricas por lo general requieren muy poco mantenimiento y los costos de operación se puede mantener bajos, ya que las plantas hidroeléctricas no tienen los costos recurrentes en cuanto a combustibles.

Los costos de clausura: las plantas hidroeléctricas rara vez están fuera de servicio por lo que es muy difícil encontrar información sobre los costos de desmantelamiento. Una alternativa a la clausura es renovación de licencias y operación del proyecto continuo.

Central hidroeléctrica del Guavio

Acoge los municipios de Gachalá, Junin, Ubalá, Guasca, Gacheta y Gama. Se abastece del río Guavio cuenca Orinoquia y tiene una potencia de generación de 1.200 megavatios. Es un proyecto de EMGESA S.A.

Es la primera central en funcionamiento más grande de Colombia con una capacidad instalada de 1250 MW1​ distribuidos en 5 unidades, es subterránea y está ubicada en la inspección de policía Mambita en el municipio de Ubalá en Cundinamarca a 120 km al noreste de Bogotá, D.C., entró en operación el 15 de diciembre de 1992, cuenta con la infraestructura necesaria para la instalación de tres unidades adicionales, las cuales no fueron instaladas por falta de recursos económicos, si se instalaran estas unidades sería capaz de generar 1900 MW, convirtiéndola en la de mayor capacidad instalada del país.

Top de 5 beneficios de la instalación de la energía hidráulica:

* Contribución a la lucha contra el cambio climático, debido a que no se utilizan combustibles fósiles y reducen las emisiones de dióxido de carbono, disminución de emisiones de gas de efecto invernadero GEI, material particulado y minimizan de la contaminación ambiental.

* Huella ambiental menor a comparación del petróleo y el carbón.

* No se generan residuos tóxicos lo que la convierte en una energía limpia y amigable con el medio ambiente.

* Los embalses pueden convertirse en zonas de recreo de atractivo turístico

* Inversión a corto plazo, revitalización de la economía local.

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Evolución de Costos ERNC. Recuperado de https://hrudnick.sitios.ing.uc.cl/alumno12/costosernc/C._Hidro.html. Consultado el día 01 de octubre de 2021.

Hidroelectricidad, Recuperado de https://es.wikipedia.org/wiki/Hidroelectricidad Consultado el día 01 de octubre de 2021.

Central hidroeléctrica del Guavio. Recuperado de https://es.wikipedia.org/wiki/Central_hidroel%C3%A9ctrica_del_Guavio Consultado el día 01 de octubre de 2021.

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Cepeda, T. (2011). Elección del modelo de aerogenerador. http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/5116/fichero/Cap%EDtulo+4.pdf

Cristea, A., & Schulz, N. D. (2016). DESARROLLO DE LA ENERGÍA EÓLICA EN COLOMBIA. Revista Brasileira de Ergonomia, 9(August), 10. https://www.infodesign.org.br/infodesign/article/view/355%0Ahttp://www.abergo.org.br/revista/index.php/ae/article/view/731%0Ahttp://www.abergo.org.br/revista/index.php/ae/article/view/269%0Ahttp://www.abergo.org.br/revista/index.php/ae/article/view/106

Rodriguez Arbelaez, L. (2008). Experiencia en el desarrollo de proyectos de energía eólica: Parque eólico Jepirachi. Foro de Normalización y Contexto Nacional de Energía Solar y Eólica ICONTEC - UPME, 19.

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Calvache, A. V. (2019). Evolución de la generación de energía solar fotovoltaica en Colombia. Obtenido de https://repository.usc.edu.co/bitstream/handle/20.500.12421/2781/EVOLUCI%C3%93N%20DE%20LA%20GENERACI%C3%93N.PDF?sequence=1&isAllowed=y

Chávez Suarez, R. W., & Soxo Ati, L. D. (2018). Tesis. Recuperado a partir de http://repositorio.ug.edu.ec/handle/redug/37643

Energía, A. (2021). Las 10 plantas fotovoltaicas más grandes del mundo. Obtenido de https://atlas-energia.com/blog/las-10-plantas-fotovoltaicas-mas-grandes-del-mundo/

Trade, W. E. (13 de Septiembre de 2019). 5 Top Países en capacidad instalada de energía renovables. Obtenido de https://www.worldenergytrade.com/energias-alternativas/general/5-top-paises-en-capacidad-instalada-de-energia-renovables

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Top 5 Beneficios social, económico y ambiental.

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Top 5 Beneficios social, económico y ambiental.

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·         Al tener una vida útil de 10 a 25 años dependiendo del tipo de material con el que es construido y por ser una energía renovable de carácter infinito, los paneles solares disminuyen considerablemente los costos con respecto a las tarifas de energía convencional y las ganancias a largo plazo.

·         Cero liberaciones de gases efecto invernadero.

·         Energía eléctrica infinita por tratarse de una fuente inagotable.

·         Para las familias ubicadas en lugares lejanos donde la probabilidad de allegar redes de trasmisión eléctrica es remota, se constituye en una alternativa viable de financiación gubernamental.

·         A largo plazo tiene un retorno a la inversión a no tener que volver a generar costos por consumo de energía…autonomía energética.

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El costo de instalación de energía eléctrica fotovoltaica depende principalmente de la energía que se pretende generar representando los paneles solares hasta un 30% o 35% del costo total del sistema.    Se estima que el costo de energía generada por las plantas solares a gran escala es de alrededor de 0,068 dólares por kWh y viene cayendo, un 13.1% en el año 2018 según las cifras publicadas por la Agencia Internacional de Energía Renovable.

La relación instalación y mantenimiento es relativamente baja la segunda respecto a la primera, ya que dependiendo de su ubicación, los paneles solares requieren cuatro limpiezas al años, para liberarlos de polvo y suciedad, ya que esto reduce su rendimiento en un 8% aproximadamente.

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¿En qué zona de Colombia pueden ser implementada?

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¿En qué zona de Colombia pueden ser implementada?

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Se considera que Colombia es uno de los países con alta capacidad de producción de energía fotovoltaica del mundo, por su posición geográfica, dado que está situado en el Ecuador medio, y cuenta con una exposición a la luz del sol durante 12 horas diarias, los 365 días del año, esto utilizando la más básica de las tecnologías fotovoltaicas existentes en el mercado. (Calvache, 2019)

Según (Calvache, 2019, como se citó en el estudio La gestión para cadena de suministro de sistemas de energía solar fotovoltaica en Colombia y su situación actual, 2018), se afirma que Colombia cuenta con una irradiación que supera el promedio mundial, lo que favorece positivamente el potencial del país en energía solar fotovoltaica. En este orden de ideas, esta irradiación, presenta mayor concentración en las regiones de la costa Atlántica y Pacifica, la Orinoquia y la Región Central por tanto, es en estas regiones del país donde se podrían llevar a cabo con mayor éxito proyectos de este tipo, donde en promedio, la producción de energía eléctrica estaría en 4.5 kWh/m2/d, superando el promedio mundial de 3.9 kWh/m2/d, estando por encima de países como Alemania (3.0 kWh/m2/d). (Calvache, 2019)

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Según el World Energy Trade (2019) las energías renovables más importantes según su capacidad instalada en su orden son: La Hidroeléctrica, la solar fotovoltaica y la Eólica.  De acuerdo con la página de internet atlas-energía (2021), la planta de generación de energía fotovoltaica más grande del mundo es la Kurnool Ultra Mega Solar Park ubicada en la india ocupando un espacio de 2.400 hectáreas.

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La planta Kurnool Ultra Mega Solar Park utiliza más de 4 millones de paneles solares con una capacidad de 315 vatios cada uno. Los paneles están conectados a cuatro estaciones de 220/33 kV de 250 MW cada una y una subestación eléctrica de 400/220 kV integrada por casi 2.000 kilómetros de circuitos de cables. El parque solar Kurnool genera cerca de 8 GWh al día, producción suficiente para satisfacer el 80 % de la demanda eléctrica del distrito de Kurnool.

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La energía eólica la entendemos como la energía que se obtiene por el aprovechamiento de la energía cinética de las masas del viento.

·         Capacidad instalada del tipo de energía seleccionada
Actualmente muchos países se están interesando y buscando una transición de energía hacia las energías renovables dentro de estas la energía eólica ya son muchos los países en los que se ha implementado como una solución a la demanda energética actual, dentro de los países lideres en el mundo en energía eólica según estudio realizado por (Cristea & Schulz, 2016) encontramos a:
China: cuenta con 100 parques eólicos, 3.271 aerogeneradores y una capacidad instalada de 145.342 MW para el año 2015.
Estados Unidos: para el año 2015 se conto con una capacidad instalada de 70.000 MW capaces de abastecer a mas de 19 millones de hogares.
Alemania: es tercer país a nivel mundial en generación de energía eólica con una capacidad instalada para 2015 de 44.947 MW
• Generación de electricidad.
Un parque eólico compuesto por 15 aerogeneradores esta en capacidad de producir por cada aerogenerador 1,3 MW y en total el parque aportara 19,5MW como es el caso del parque Jepírachi en Colombia.

·         Costos globales
La instalación de un parque eólico tiene costos variables dependiendo de factores como el tipo de aerogenerador, la potencia que se requiere instalas, la altura de los aerogeneradores y la distancia al punto de conexión con la red.
El costo global para un parque eólico con capacidad de 20 MW oscila entre 1 y 1,3 Millones de euros/MW. De este presupuesto el 75% corresponde al costo del aerogenerador, la obra civil y de ingeniería se estima en 10% del costo global y el 15% restante se estima en la inversión de toda la instalación eléctrica incluyendo la conexión y la subestación. (Cepeda, 2011)

·         Proyectos Eólicos en Colombia
Colombia por su ubicación geográfica cuanto, con las condiciones favorables para la generación de energía eléctrica a partir de la eólica, actualmente según estudio de (Cristea & Schulz, 2016) existen diferentes regiones con velocidades de viento favorables para la energía eólica como son la Guajira principalmente, las islas de San Andrés, los alrededores de Villa de Leyva, algunas zonas de Santander, Valle del Cauca, Huila Boyacá y Cúcuta.

En Colombia actualmente se cuenta con un proyecto instalado de energía eólica el cual esta ubicado en la Guajira con el nombre de parque eólico Jepírachi, Los 15 aerogeneradores están compuestos por un rotor de 60 metros de diámetro y un generador instalado sobre una torre de 60 metros de altura.  Están instalados en dos filas de 8 y 7 máquinas respectivamente entre las playas y las comunidades Kasiwolin y Arutkajui, entre fila y fila hay una separación aproximadamente de 1 kilometro. Por otro lado, entre aerogeneradores la distancia promedio es de 180 metros, en los dos primeros años de funcionamiento el parque alimento la red eléctrica con 120 GWh. (Cristea & Schulz, 2016).
·         Top de 5 beneficios de la instalación de la energía seleccionada a nivel económico, social y ambiental.

1.       Reducción de emisiones de gases de efecto invernadero

2.       Generación de empleo

3.       Aumento de ingresos e inversión en los municipios

4.       Aporte al conocimiento tecnológico y de investigación

5.       Aumento del sector turismo en la región donde se instale parques eólicos.