A Comprehensive Review of Sustainability in Isolated Colombian Microgrids Translated title: Una revisión integral de la sostenibilidad en las microrredes aisladas colombianas

Abstract

ABSTRACT Context: The increase in rural electrification projects has led to the emergence of technologies that allow operating local distribution networks such as isolated microgrids. However, the successful implementation of these isolated microgrids requires that their planning, operation, monitoring, and control consider a framework that allows maintaining technical, economic, and environmental sustainability over an extended time horizon. Therefore, this paper proposes a model that allows identifying the main technical, economic, regulatory, and environmental variables that should be considered for the successful planning of Colombian rural electrification solutions. Methodology: This paper proposes the use of System Dynamics to create a model that allows describing the causal relationships between the different variables essential for the design and operation of isolated microgrids. To this effect, the identification of the related variables and their corresponding classification are presented, together with a model of theoretical expectations about their relationships. Results: A model that integrates and describes the behavior of the main variables involved in the operation of microgrids was formulated to analyze the possible implementation of policies that guarantee the sustainability of these solutions and enhance the use of renewable energy resources while improving the continuity of the electric energy supply. Conclusions: It was possible to show that operation by means of isolated microgrids with the integration of Distributed Energy Resources is a sustainable solution for rural electrification in Colombia, given that it enhances the use of generation resources with a reduced carbon footprint that are present in the territories under study. These microgrids have the potential to improve the living conditions of users by reducing unsatisfied basic needs. Funding: Universidad Nacional de Colombia - Sede Manizales.

Translated abstract

RESUMEN Contexto: El aumento de los proyectos de electrificación rural ha propiciado la aparición de tecnologías que permiten operar redes de distribución local como microrredes aisladas. Sin embargo, la implementación exitosa de estas microrredes requiere que su planificación, operación, monitoreo y control considere un marco que permita mantener la sostenibilidad integral en un horizonte de tiempo extendido. Por ello, este trabajo propone un modelo que permite identificar las principales variables técnicas, económicas, regulatorias y ambientales que deben ser consideradas para la planificación exitosa de soluciones de electrificación rural en Colombia. Metodología: Este artículo propone el uso de la Dinámica de Sistemas para la creación de un modelo que permita describir las relaciones causales entre las diferentes variables que deben ser consideradas en el diseño y operación de microrredes aisladas. Para ello se presentan la identificación de las variables relacionadas, su respectiva clasificación y un modelo de expectativas teóricas sobre la relación de estas variables entre sí. Resultados: Se formuló un modelo que integra y describe el comportamiento de las principales variables involucradas en la operación de las microrredes para analizar la posible implementación de políticas que garanticen la sostenibilidad de estas soluciones y potencien el uso de recursos energéticos renovables, a la par que mejoren la continuidad del suministro de energía eléctrica. Conclusiones: Fue posible mostrar que la operación por microrredes aisladas con integración de Recursos Energéticos Distribuidos es una solución sostenible para la electrificación rural en Colombia, pues potencia el uso de los recursos de generación con huella de carbono reducida presentes en los territorios estudiados. Estas microrredes tienen el potencial de mejorar las condiciones de vida de los usuarios al disminuir las necesidades básicas insatisfechas. Financiamiento: Universidad Nacional de Colombia.