Proceso de jerarquía analítica difusa para la toma de decisiones de suministro eléctrico en áreas rurales no interconectadas en la región caribe colombiana

Abstract

In the development of this research, the implementation of renewable energies in rural areas not interconnected (ZNI) to the network is analyzed and studied, mainly 6 alternatives or technologies that implement renewable resources for the generation of electric energy are analyzed. The implementation of a multi-criteria methodology (MCDM) is proposed, which helps in the best selection of renewable energy generation system in rural areas and ZNI, the methodology used is applied to the use of renewable energies in rural areas and areas not interconnected to the grid, since it is one of the most used methods within a process of better choice, as well as for energy decision making. The Fuzzy Analytical Fuzzy Hierarchical Process (FAHP) is applied, whose data are obtained by means of a survey to a group of experts, with the only purpose of reducing any imprecision on the part of the decision maker, in addition this method applies fuzzy logic to eliminate the indifference or subjectivity of the judgments delivered by the decision makers. The generation and supply of electricity to the rural population with a high degree of basic needs in developing countries such as Colombia is a complex task that goes beyond the simple selection of the best technology. This research explains the results achieved by using a decision support system of multiple criteria and sub-criteria to help calculate the most appropriate energy source of energy options to provide sufficient energy to meet local demands that improve livelihoods. Complexity in decision making has always been present in the daily life of every human being, sometimes causing a conflict in selecting in our judgment the one that best meets the specific needs of a problem situation. This is where multi-criteria decision making (MCDM) methods should be applied when the decision maker has a decision problem situation in front of a set of multiple options. The research is carried out by interviewing different actors, who presented their knowledge about the characteristic of a particular technology. In order to find the best solution among a set of alternatives, an assessment of the different technologies is made with the help of a group of experts. To solve this type of problem, the valuation method must offer an advantage over other multi-criteria decision methods. It is always advisable to decompose the problem situation into parts to achieve a better understanding and comprehension. This research was divided into 4 chapters. Chapter I presents a brief explanation about the delimitation of the Caribbean region, the problem statement, the justification of this research, the objectives and the scope of this research. Chapter II contains the theoretical foundation related to renewable energies, the basic concepts related to multi-criteria decision making methods (MCDM), as well as the proposed fuzzy methodology. Chapter III applies the methodology proposed for the analysis proposed in this study. Chapter IV presents the results and conclusions, and ends with the bibliography and the respective annexes. The results obtained from the development of the FAHP methodology indicate that the most attractive renewable energy for the study area of this research is obtained by means of photovoltaic solar energy, followed by wind energy and in third place by biogas generation. Thus demonstrating that the own resources that the rural area of the department of Atlántico has could be used as raw material to produce electric energy, substantially improving the quality of life of each of the people in these areas, in addition to reducing the excessive use of fossil fuels and gas emissions.

En el desarrollo de esta investigación se analiza y estudia la implementación de energías renovables en zonas rurales no interconectadas (ZNI) a la red, principalmente se analizan 6 alternativas o tecnologías que implementan recursos renovables, para la generación de energía eléctrica. Se propone la implementación de una metodología multicriterio (MCDM), que ayude en la mejor selección de sistema de generación de energía renovables en zonas rurales y ZNI, la metodología utilizada es aplicada al uso de energías renovables en espacios rurales y zonas no interconectada a la red, ya que es uno de los métodos más utilizados dentro de un proceso de mejor elección, al igual que para la toma de decisiones energéticas. Se aplica el Proceso Analítico Jerárquico Difuso (FAHP), cuyos datos son obtenidos por medio de una encuesta a un grupo de expertos, con la única finalidad de disminuir cualquier imprecisión por parte del decisor, además este método aplica lógica difusa para eliminar la indiferencia o subjetividad de los juicios entregados por los decisores. La generación y suministro de energía eléctrica a la población rural con un alto grado de necesidades básicas en los países en desarrollo como lo es Colombia es una tarea compleja que va más allá de la simple selección de la mejor tecnología. Esta investigación explica los resultados logrados mediante el uso de un sistema de apoyo a la decisión de criterios y subcriterios múltiples para ayudar a calcular la fuente de energía más apropiado de opciones de energía para proporcionar suficiente energía para satisfacer las demandas locales que mejoran los medios de vida. La complejidad en la toma de decisiones siempre ha estado presente en el diario vivir de todo ser humano, algunas de las veces causando un conflicto para seleccionar a nuestro juicio la que satisface de mejor forma las necesidades específicas de una situación problema. Es ahí donde deben aplicarse los métodos de decisión multicriterio (MCDM, Multicriterio decision making) estos se emplean cuando el decisor tiene una situación problema de decisión frente a un conjunto de múltiples opciones. La investigación se realiza con entrevistas a diferentes actores, quienes expusieron sus conocimientos sobre la característica de una tecnología en particular. Para encontrar la mejor solución entre un conjunto de alternativas, se pretende realizar una valoración de las diferentes tecnologías con la ayuda de un grupo de expertos. Para resolver este tipo de problema, el método para valorar debe ofrecer una ventaja sobre otros métodos de decisión multicriterio. Así mismo siempre es recomendable descomponer la situación problema en partes para lograr una mejor compresión y entendimiento. La presente investigación se dividió en 4 capítulos. En el Capítulo I se presenta una explicación breve acerca de la delimitación de la región caribe, se da a conocer el planteamiento del problema, la justificación de esta investigacion, los objetivos y los alcances de esta. En el Capítulo II se encuentra la fundamentación teórica relacionada a las energías renovables se presenta los conceptos básicos relacionados a los métodos de decisión multicriterio (MCDM), así como la metodología difusa planteada. En el Capítulo III se aplica la metodología planteada para el análisis propuesto en este estudio. En el Capítulo IV se presentan los resultados y conclusiones, para finalizar con la bibliografía y los respectivos anexos. Los resultados obtenidos a partir del desarrollo de la metodología FAHP, indican que la energía renovable más atractiva para la zona de estudio de esta investigación es la obtenida por medio de la energía solar fotovoltaica, seguida por la energía eólica y en tercer lugar la de generación por biogás. Demostrando así que los recursos propios que tiene la zona rural del departamento del Atlántico podrían ser utilizados como materia prima para producir energía eléctrica, mejorando sustancialmente la calidad de vida de cada una de las personas de dichas zonas, además reduciendo el uso excesivo de combustibles fósiles y emisiones de gases.