FORMULACIÓN DE ESTRATEGIAS PARA LA IMPLEMENTACIÓN Y FOMENTO DE FUENTES NO CONVENCIONALES DE ENERGÍAS RENOVABLES EN ZONAS NO INTERCONECTADAS DE COLOMBIA

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FORMULACIÓN DE ESTRATEGIAS PARA LA IMPLEMENTACIÓN Y FOMENTO DE 
FUENTES NO CONVENCIONALES DE ENERGÍAS RENOVABLES EN ZONAS NO 
INTERCONECTADAS DE COLOMBIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SEBASTIÁN MORA PUENTES 
ANDRÉS HUMBERTO QUICAZA DUQUE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ESPECIALIZACIÓN DE GERENCIA DE RECURSOS NATURALES 
FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES 
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS 
BOGOTA D.C, 2021 
 
 
 
 
FORMULACIÓN DE ESTRATEGIAS PARA LA IMPLEMENTACIÓN Y FOMENTO DE 
FUENTES NO CONVENCIONALES DE ENERGÍAS RENOVABLES EN ZONAS NO 
INTERCONECTADAS DE COLOMBIA 
 
 
 
 
SEBASTIÁN MORA PUENTES 
ANDRÉS HUMBERTO QUICAZA DUQUE 
 
 
 
 
Trabajo de Grado presentado como requisito parcial para optar al título de Especialista de 
Gerencia de Recursos Naturales 
 
 
 
 
Director 
ALEJANDRO COPETE PERDOMO 
 
 
 
 
 
ESPECIALIZACIÓN DE GERENCIA DE RECURSOS NATURALES 
FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES 
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS 
 
BOGOTA D.C, 2021 
 
 
Nota de aceptación 
 ________________________________________ 
 ________________________________________ 
 ________________________________________ 
________________________________________ 
________________________________________ 
________________________________________ 
 
 
 
 
________________________________________ 
Firma del tutor 
 
 
 
"Las ideas emitidas por los autores son de su exclusiva responsabilidad y no expresan 
necesariamente opiniones de la Universidad" 
 
(Artículo 117, Acuerdo 029 de 1998) 
TABLA DE CONTENIDO 
RESUMEN ................................................................................................................................. 8 
INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................... 9 
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................................................10 
2. JUSTIFICACIÓN ................................................................................................................12 
3. OBJETIVOS .......................................................................................................................14 
3.1. Objetivo General .........................................................................................................14 
3.2. Objetivos específicos ..................................................................................................14 
4. MARCO DE REFERENCIA ................................................................................................15 
4.1 Antecedentes ..............................................................................................................15 
4.2 Impacto social .............................................................................................................18 
4.3 Impacto ambiental.......................................................................................................19 
4.4 Impacto económico .....................................................................................................19 
4.5 Fundamento teórico ....................................................................................................19 
4.5.1 Energía ................................................................................................................20 
4.5.2 Potencia ...............................................................................................................20 
4.5.3 Energía eléctrica ..................................................................................................20 
4.5.4 Fuentes de energía renovables y no renovables ..................................................20 
4.5.5 Tecnologías de energía renovables .....................................................................20 
4.5.6 Configuraciones de sistemas de generación ........................................................21 
4.5.7 Energía solar .......................................................................................................21 
4.5.8 Sistemas foto voltaicos ........................................................................................21 
4.5.9 Bloque de carga ...................................................................................................22 
4.5.10 Sistema Interconectado Nacional (SIN) ...............................................................23 
4.5.11 Zonas No Interconectadas (ZIN) ..........................................................................23 
4.6 Marco contextual ........................................................................................................23 
4.6.1 Sector Eléctrico Colombiano ................................................................................23 
4.6.2 Evolución Histórica de la Oferta y Demanda de Energía ......................................24 
4.6.3 Sistema interconectado nacional (SIN) y zonas no interconectadas (ZIN) ...........24 
4.6.4 Mercado eléctrico colombiano .............................................................................26 
4.6.5 Energía fotovoltaica en Colombia ........................................................................27 
4.6.6 Sistemas fotovoltaicos .........................................................................................27 
4.6.7 Energía renovable en Colombia ...........................................................................29 
 
4.6.8 Energía eólica ......................................................................................................29 
4.6.9 Pequeñas Plantas Hidroeléctricas (PPH) .............................................................31 
4.6.10 Energía Biomasa .................................................................................................31 
4.6.11 Situación Política y Energética en Colombia ........................................................32 
4.6.12 Evaluación del Recurso Solar en Colombia .........................................................32 
4.6.13 Inventario Solar en Colombia ...............................................................................34 
4.6.14 Proyectos Fotovoltaicos en el Sistema Interconectado Nacional-SIN ..................34 
4.6.15 Proyectos Fotovoltaicos Desarrollados en ZNI .....................................................36 
4.6.16 Descripción general del marco regulatorio ...........................................................38 
4.6.17 Mecanismos de Integración FNCER EN Colombia ..............................................40 
4.7 Obstáculos para el desarrollo de FNCER en Colombia ...............................................41 
4.7.1 Barreras técnicas .................................................................................................42 
4.7.2 Barreras económicas o de mercado ....................................................................42 
4.7.3 Barreras sociales .................................................................................................44 
4.8 Marco normativo .........................................................................................................44 
4.8.1 Marco Normativo Referente a la Energización en las ZNI ....................................46 
4.9 Marco institucional ......................................................................................................47 
5. METODOLOGÍA ................................................................................................................49 
5.1 Caracterización de la implementación de fuentes no convencionales de energías 
renovables (FNCER) en ZNI de Colombia. ............................................................................49 
5.1.1. Variables de investigación ...................................................................................52 
5.1.2. Recolección de información.................................................................................52 
5.2 Alternativas para el fomento Fuentes No Convencionales de Energía Renovable-
FNCER para la generación de energía eléctrica en zonas no interconectadas ZNI de 
Colombia ...............................................................................................................................53 
5.2.1 Construcción de la Base Analítica ........................................................................54 
5.2.2 Elaboración de Escenarios ..................................................................................55 
5.2.3 Análisis Estructural o de Variables .......................................................................56 
5.2.4 Localización de las Relaciones en la Matriz del Análisis Estructural ....................57 
5.2.5 Búsqueda de Variables Claves a Través del Método MICMAC ............................57 
5.2.6 Análisis de las relaciones Directas .......................................................................57 
5.2.7 Selección de Variables Claves .............................................................................58 
5.2.8 Análisis de Juego de Actores: Método Mactor .....................................................58 
5.2.9 Etapa 1 ................................................................................................................58 
5.2.10 Etapa 2 ................................................................................................................59 
 
5.2.11 Etapa 3 ................................................................................................................59 
5.2.12 Elaboración de Escenarios ..................................................................................60 
5.2.13 Diseño de estrategias ..........................................................................................60 
6. RESULTADOS...................................................................................................................62 
6.1 Caracterización acerca de la implementación de fuentes no convencionales de energía 
renovable en ZNI de Colombia ..............................................................................................62 
6.1.1 Análisis (DOFA) ...................................................................................................62 
6.2 alternativas que permitan fomentar e implementar Fuentes No Convencionales De 
Energía Renovable-FNCER para la generación de energía eléctrica en zonas no 
interconectadas ZNI de Colombia ..........................................................................................82 
6.2.1 Definición de Variables ........................................................................................82 
6.2.2 Calificación de las Variables ................................................................................82 
6.2.3 Análisis Estructural Relaciones Directas entre Variables .....................................84 
6.2.4 Definición de Actores ...........................................................................................86 
6.2.5 Calificación de Actores ........................................................................................86 
6.2.6 Identificación de Actores y Relaciones Directas ...................................................87 
6.2.7 Desarrollo y análisis de hipótesis .........................................................................89 
6.2.8 Ejes de Schwartz .................................................................................................89 
6.2.9 Definición de los Escenarios ................................................................................90 
6.2.10 Estrategias de FNCER Como Mecanismo de Energización de ZNI .....................91 
7. DISCUSIÓN DE RESULTADOS ........................................................................................97 
8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................................... 100 
9. BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................ 101 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Índice tablas 
TABLA 1 POTENCIAL SOLAR ZONAS DE COLOMBIA ...........................................................32 
TABLA 2 PROYECTOS FOTOVOLTAICOS A NIVEL NACIONAL ............................................35 
TABLA 3 PROYECTOS FOTOVOLTAICOS EN ZNI .................................................................37 
TABLA 4 BARRERAS IMPLEMENTACIÓN FNCER .................................................................41 
TABLA 5 MARCO NORMATIVO NACIONAL ............................................................................45 
TABLA 6 MARCO NORMATIVO AMBIENTAL ..........................................................................46 
TABLA 7 MARCO NORMATIVO REFERENTE A LA ENERGIZACIÓN EN LAS ZNI ................47 
TABLA 8 LEYES, DECRETOS Y RESOLUCIONES REFERENTES AL FOMENTO DE 
ENERGÍAS RENOVABLES ...............................................................................................49 
TABLA 9 MARCO INSTITUCIONAL COLOMBIANO.................................................................47 
TABLA 10 CÓDIGO DE DILIGENCIAMIENTO MATRIZ ACTORES X ACTORES ....................59 
TABLA 11 ANÁLISIS DOFA FNCER POR COMPONENTE ......................................................63 
TABLA 12 DEFINICIÓN DE LAS VARIABLES DEL SISTEMA ..................................................82 
TABLA 13 CALIFICACIÓN DE VARIABLES .............................................................................83 
TABLA 14 INFLUENCIA DE LAS VARIABLES .........................................................................83 
TABLA 15 RESUMEN CALIFICACIÓN DE LAS VARIABLES ...................................................83 
TABLA 16 DEFINICIÓN DE ACTORES ....................................................................................86 
TABLA 17 CALIFICACIÓN DE ACTORES ................................................................................86 
TABLA 18 INFLUENCIA DE LOS ACTORES ...........................................................................87 
TABLA 19 RESUMEN INFLUENCIA ACTORES .......................................................................87 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
índice de gráficas 
GRÁFICA 1 PARTICIPACIÓN PORCENTUAL POR SECTORES EN EL CONSUMO FINAL DE 
ENERGÍA 1975-2018 .........................................................................................................24 
GRÁFICA 2 MAPA ZONAS NO INTERCONECTADAS (ZNI) Y SISTEMA INTERCONECTADO 
(SIN) ..................................................................................................................................25 
GRÁFICA 3 PANORAMA TARIFARIO SEGÚN SECTOR Y ESTRATO ....................................26 
GRÁFICA 4 POTENCIA ENERGÉTICA EÓLICA EN REGIONES DE LA COSTA ATLÁNTICA 29 
GRÁFICA 5 CAPACIDAD INSTALADA-KWP SIN .....................................................................35 
GRÁFICA 6 CAPACIDAD INSTALADA SISTEMAS FOTOVOLTAICOS ZNI ............................36 
GRÁFICA 7 CAPACIDAD GENERACIONAL PROYECTOS FOTOVOLTAICOS ZNI ................36 
GRÁFICA 8 DESARROLLO METODOLÓGICO .......................................................................49 
GRÁFICA 9 ANÁLISIS PEST ....................................................................................................51 
GRÁFICA 10 VARIABLES DE INVESTIGACIÓN ......................................................................52 
GRÁFICA 11 MÉTODO DE ESCENARIOS ..............................................................................55 
GRÁFICA 12. MODELO ANÁLISIS ESCENARIOS PROPUESTO POR PETER SCHWARTZ .61 
GRÁFICA 13 MATRIZ DE ANÁLISIS ESTRUCTURAL RELACIONES DIRECTAS ENTRE LAS 
VARIABLES .......................................................................................................................85GRÁFICA 14 IDENTIFICACIÓN DE ACTORES Y RELACIONES DIRECTAS ..........................88 
GRÁFICA 15 EJES DE SCHWARTZ ........................................................................................90 
GRÁFICA 16 GESTIÓN RECURSOS ECONÓMICOS DE FNCER EN ZNI ..............................92 
GRÁFICA 17 ESTRATEGIA DE PARTICIPACIÓN Y GESTIÓN ADMINISTRATIVA PARA LA 
IMPLEMENTACIÓN DE FNCER EN ZNI DE COLOMBIA ..................................................93 
GRÁFICA 18 ESTRATEGIA DE GESTIÓN TÉCNICA ..............................................................94 
GRÁFICA 19 ESTRATEGIA DE LA GESTIÓN PÚBLICA Y POLÍTICA .....................................95 
GRÁFICA 20 ESTRATEGIA DE GESTIÓN AMBIENTAL ..........................................................96 
 
 
 
 
8 
 
RESUMEN 
 
La energía eléctrica se convierte en un servicio fundamental en los hogares contemporáneos la 
necesidad trasciende en el sentido que muchos elementos necesitan energía eléctrica para su 
funcionamiento, no obstante, y a pesar del suministro eléctrico llega a gran parte de los hogares 
en Colombia, ciertamente existen lugares donde el servicio es intermitente, por horas o no llega, 
lo anterior se suma a una baja infraestructura de conexionado en zonas apartadas de los centros 
poblados o los altos costos asociados a la construcción de infraestructura para conducir la 
energía. 
 
Otras variables hacer consideradas están relacionadas con aspectos propios de las zonas como; 
la geografía, la dispersión poblacional, la concentración de poblaciones en regiones, así como la 
resistencia de las poblaciones a proyectos de infraestructura. 
 
La matriz energética de Colombia prioriza la generación eléctrica a partir de fuentes 
convencionales, la generación a partir de centrales hidroeléctricas es una de las tecnologías de 
mayor implementación en zonas de la región andina, debido a que la orografía facilita dichos 
sistemas, la termo generación y la generación a partir de sistemas de combustión tienen un 
mercado significativo dentro del territorio, sin embargo las fuentes convencionales dependen en 
gran medida de la disponibilidad de recursos naturales no renovables, no obstante dichos 
recursos se encuentran aún, con alta disponibilidad y las reservas de fuentes fósiles son el eje 
de planificación económica y desarrollo. Lo que impacta negativamente en el horizonte de 
transición de la matriz energética actual y en los impactos socioambientales que se presentan 
alrededor de los proyectos de explotación y en la sociedad. 
 
Los sistemas de autogeneración eléctrica nacen como la respuesta del suministro de energía 
eléctrica en zonas no interconectadas, mediante la implementación de generadores de gran 
potencia, el alto costo del combustible y las externalidades ambientales que estos sistemas 
presentan, sumados a la confiabilidad en la operación del sistema son en parte el problema que 
se aborda en el presente trabajo, una de las alternativas propuestas es la generación de energía 
eléctrica a partir de la implementación, fomento aplicación de energías no convencionales 
provenientes de fuentes renovables de energía en aquellas zonas que se encuentran alejadas 
del sistema de distribución eléctrico central o como sistemas de cogeneración en sistemas ya 
existentes que tengan un impacto en la cobertura, la conectividad, aumenten la confiabilidad y 
se reduzcan los impactos ambientales derivados, la implementación de sistemas de 
aprovechamiento y generación eléctrica a partir de energías renovables en el país es baja cerca 
del 1 % en comparación con otros sistemas de generación (UPME 2018), existen barreras 
tecnológicas, económicas, sociales y ambientales que dificultan la implementación de energías 
alternativas, por ello es necesario reconocer e identificar las necesidades particulares de las 
regiones, sus ingresos y la disponibilidad del recurso con el propósito de fomentar mediante 
estrategias administrativas, técnicas y de cooperación, acciones que permitan solucionar el 
acceso a la energía eléctrica generando desarrollo en las zonas no interconectadas del país. 
 
De acuerdo al diagnóstico realizado y como consecuencia del análisis de las variables 
identificadas se plantean estrategias y escenarios potenciales para la aplicación de acciones que 
permitan viabilizar la ejecución y materialización de proyectos que trasformen los recursos 
naturales renovables en fuentes alternativas de energía. 
 
9 
 
 
INTRODUCCIÓN 
 
Las zonas no interconectadas del país carecen de fluido eléctrico constante llegando a ser una 
necesidad insatisfecha esta necesidad tiene varios orígenes, los factores económicos debido a 
que llevar el suministro de energía eléctrica desde la zona interconectada a las zonas rurales 
más alejadas es una inversión y un costo beneficio que puede afectar las finanzas de las 
poblaciones más pequeñas, impactando a los usuarios finales, así mismo la confiabilidad de las 
conexiones de grandes longitudes se ven afectadas por fenómenos naturales y de orden público 
que aumentan el riesgo del corte de suministro eléctrico y su mantenimiento adicionalmente, en 
algunas poblaciones los sistemas de generación eléctrica se realizan a partir del funcionamiento 
de generadores de combustión, entiendo al ambiente una gran cantidad de componentes 
impactando la calidad del aíre y la salud de las personas. 
 
Mediante el análisis y la caracterización de las fuentes convencionales de generación de energía 
eléctrica y su grado de implementación en Colombia, se ha identificado la necesidad de 
caracterizar las zonas no interconectadas (ZNI) al sistema de distribución eléctrica del país, con 
ello se pretende identificar el sistema de generación eléctrica que sea adecuado y que supere 
las barreras sociales, geográficas, ambientales y sociales de las regiones, con ello se realiza una 
análisis de variables que afectan el fomento e implementación de las energías renovables como 
alternativas de los sistemas individuales de generación, autogeneración y cogeneración eléctrica, 
mediante el análisis de variables se priorizan aquellas condiciones que puedan afectar las 
propuestas técnicas y el desarrollo de proyectos de FNCER. 
 
Con el fin de proponer acciones a partir de la identificación de escenarios se plantean estrategias 
que orientan a la gestión administrativa, a partir de la intervención de los entes gubernamentales, 
municipales y el apoyo del gobierno Nacional, mediante alianzas público privada, así como, la 
inyección económica que permita generar un cambio en la matriz energética mediante la 
inclusión de proyectos FNCER usando recursos de las regalías. 
 
Desde el punto de vista técnico la estrategia está orientada a potencializar y aportar a que los 
sistemas existentes incrementen su confiabilidad, disminuyan costos y puedan aportar a la 
disminución de emisiones atmosféricas en aquellas poblaciones que usan sistemas de 
autogeneración mediante tecnologías de combustión. Permitiendo que las tecnologías de fuentes 
renovables aporten paralelamente a los sistemas ya existentes, garantizando la transición 
energética transformando la fuente inicial en una fuente de respaldo. 
 
Finalmente, se proponen actividades metodológicas de acción que generen en las partes 
interesadas una base conceptual para la gestión y toma de decisiones en pro de garantizar la 
inclusión de los sistemas y fuentes alternas de generación de energía enmarcadas en la 
potencialidad de generar políticas y programas orientados a la gestión. 
 
 
 
 
10 
 
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 
 
Para efectos de este trabajo de investigación se encuentra que unos de los problemas 
fundamentales es el déficit en el acceso al servicio eléctrico específicamente en zonas apartadas 
de Colombia denominadas como Zonas No Interconectadas-ZNI y como las Fuentes de Energía 
No Convencionales de Energía Renovable-FNCER se encuentra altamente disponible en países 
ecuatoriales, Colombia por encontrarsedentro de la línea ecuatorial presenta una ubicación 
privilegiada para convertir este potencial en una alternativa real para la producción energética 
del país. 
 
La energía eólica se encuentra altamente disponible como consecuencia de la ubicación 
septentrional del país en relación a la disponibilidad de los vientos en zonas costeras tanto de la 
zona caribe, como del atlántico y el pacífico, sin embargo, una de las barreras para su 
implementación es el bajo mercado de suministros que existen el país. 
 
Respecto a la biomasa Colombia pose un potencial significativo se encuentra presente en el 
mercado de la madera y subproductos y el bagaje de algunas especies específicamente de la 
producción de café y caña de azúcar, así como un mercado emergente que tiene un 
posicionamiento importante como lo es el cultivo de palma africana en zonas de Magdalena 
medio, la costa norte y los llanos orientales. Así mismo el potencial geotérmico del país es bajo 
en comparación a países centroamericanos que comparten una orografía similar, diferenciada 
por las elevaciones y las formaciones volcánicas. 
 
En el 2018 la generación de energía en Colombia se distribuyó de la siguiente manera: el 82,16% 
de energía hidráulica, el 16% a partir de combustibles fósiles y el 1,14% se generó por biomasa, 
eólica y solar (CELSIA, 2018) Basado en lo anteriormente expuesto, se evidencia la baja 
participación de la energía solar dentro de las fuentes alternativas energéticas, por lo que es 
necesario consolidar estrategias que permitan la implementación del sistema fotovoltaico y de 
esta forma se masifique el acceso a este tipo de energía de bajo impacto ambiental en 
comparación con las energías producidas mediante hidroeléctricas y a partir de fuentes fósiles 
que generan unos considerables efectos negativos al medio ambiente. 
 
Actualmente, a nivel nacional de acuerdo con los objetivos propuestos para una política 
energética al 2050, se busca como propósito lograr el abastecimiento interno y externo de 
energía de manera eficiente, con el mínimo impacto ambiental y generando valor para las 
regiones y poblaciones (UPME, 2016) Sin embargo, las escasas tecnologías aplicadas para su 
masificación son evidencias de la desarticulación con el mercado para que la energía solar sea 
producida a gran escala para su uso. 
 
Las altas concentraciones de personas las urbes junto con la masiva construcción de unidades 
residenciales demandan una gran cantidad de consumo de energía, es allí donde la 
implementación de este tipo de fuentes de energías alternativas y en especial la proveniente de 
la fuente solar mediante los fotovoltaicos, pueden contribuir en gran medida a disminuir los 
impactos ambientales y encaminar a las ciudades hacia un sistema auto sostenible. 
 
Colombia posee una matriz eléctrica con un uso alto de energía renovable, esto debido a la 
generación de energía hidráulica, sin embargo, teniendo en cuenta el potencial eléctrico en 
Colombia se podría llegar casi al 100% de producción basadas en FNCER, Sin embargo, a pesar 
de los programas de apoyo existentes y los anunciados, el avance e implementación en el 
mercado eléctrico es muy pobre. 
11 
 
 
Adicionalmente a lo anteriormente mencionado si se tiene las dificultades de acceso a servicios 
básicos que viven muchas comunidades en las zonas rurales de Colombia exigen que se tomen 
medidas que permitan generar y contribuir socialmente a que las personas incrementen su 
calidad de vida y bienestar. Desde la temática ambiental, y al tener en cuenta el desarrollo de 
tecnología a partir de recurso naturales renovables es, en la actualidad, un asunto que involucra 
el compromiso de la sustentabilidad con la accesibilidad a servicios de calidad a precios 
favorables para los consumidores o usuarios. En este contexto, y tomando como referencia 
proyectos de gran envergadura técnica de países pioneros en la materia como España o 
Alemania, Si tenemos en cuenta que al Sistema Interconectado Nacional SIN se encuentra 
conectado el 48% del territorio nacional con una cobertura del 95% de la población, en Zona No 
Interconectados corresponden al 52% del territorio nacional 17 departamentos y 1441 municipios 
una población aproximada de 625.000 personas, la mayoría de las ZNI genera electricidad con 
plantas diésel adicionalmente las ZNI se caracterizan por ser lugares con un alto potencial 
FNCER dificultad en el acceso o inaccesibles, zonas indígenas y reservas naturales (Gómez-
Navarro & Ribó-Pérez, 2018a). Entonces las preguntas fundamentales que se busca resolver es 
este trabajo de investigación son: 
 
¿Cuáles pueden ser las principales variables, los actores y los escenarios resultantes de la 
caracterización de las zonas no interconectadas al sistema de distribución eléctrico colombiano 
y su afectación en el fomento y ejecución de proyectos de generación eléctrica a partir de fuentes 
no convencionales en el país como alternativa a corto plazo? 
 
¿Qué estrategias se deben tener en cuenta para implementar y fomentar los sistemas 
fotovoltaicos, eólicos de biomasa y biocombustibles como una fuente alternativa de energía 
eléctrica que posibilite la generación, autogeneración y cogeneración de energía minimizando 
los costos y facilitando el acceso a esta tecnología? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
12 
 
2. JUSTIFICACIÓN 
 
En la actualidad, la energía solar se considera una fuente de energía con mucho potencial, debido 
a que es libre de emisiones e inagotable. El uso de este tipo de energía ha crecido en los últimos 
años debido a la importancia que ha tomado el tema ambiental y la necesidad de alternativas 
energéticas a las fósiles, tal como se evidenció en la Conferencia de las Naciones Unidas sobre 
Cambio Climático 2015. Así mismo lo afirma la Unidad de Planeación Minero Energética (UPME), 
Colombia no cuenta con el suficiente desarrollo para el aprovechamiento óptimo de los recursos 
renovables que posee, siendo muy pocos los proyectos ejecutados en los últimos años. El 
potencial solar del país tiene un promedio diario cercano a los 4.5 kWh/m2; asimismo, se afirma 
que el departamento con mayor irradiación anual es La Guajira con 1980 a 2340 kW/m2. Según 
CorpoEma, para Colombia la capacidad solar fotovoltaica instalada estaría alrededor de 9MWp, 
correspondiente a proyectos de solución en zonas no interconectadas y aplicaciones del sector 
privado.(Muñoz Maldonado et al., 2019) 
 
Colombia se divide energéticamente en dos tipos de zonas: las Zonas Interconectadas (ZI) y la 
Zonas No Interconectadas (ZNI); las ZI son aquellas que tienen acceso al servicio de energía 
eléctrica a través del Sistema Interconectado Nacional (SIN) y las ZNI son aquellas que no tienen 
acceso al SIN. Las ZNI están ubicadas en lugares de difícil acceso, a largas distancias de los 
centros urbanos; carecen de infraestructura física y no cuentan con vías de acceso apropiadas. 
Son zonas de alta importancia ecológica; se caracterizan por su riqueza de recursos naturales y 
gran biodiversidad; encontramos allí la mayor parte de las reservas y parques naturales del país. 
Los servicios públicos son escasos y deficientes; carecen de servicios básicos como energía, 
acueducto y alcantarillado, y presentan dificultades para acceder a la educación, la salud, el agua 
potable y la comunicación.(N. Gómez, 2011) 
 
Es necesario resaltar la importancia de generar proyectos de energía solar que den solución al 
problema de cambio climático presente en la actualidad con acciones a corto y largo plazo. Lo 
anterior se traduce en la creación de distintas iniciativas que buscan incentivar los planes de 
integración de las FNACER dentro del Sistema Interconectado Nacional (SIN), adicionalmente si 
tenemos en cuenta como el acceso a la energía permite elevar indicadores de calidad de vida, 
acceso a la educación, seguridad alimentaria, reducción de la pobreza. Si hablamos acerca de 
las dificultades en el transporte de la electricidad, sumado a las pocas alternativasde generación 
local, conlleva a que, el servicio energético en las ZNI sea escaso, deficiente y de alto costo, 
mientras que la capacidad de pago por el recurso es baja. De acuerdo a lo anteriormente 
expuesto, se deduce que, las ZNI requieren alternativas de energización local y económicamente 
viables para los habitantes de estas regiones. En particular, es de gran importancia encontrar 
soluciones energéticas para los centros poblados pequeños; ya que, estos tienen una cobertura 
energética inferior a los centros poblados más grandes, sin embargo, la mayoría de los proyectos 
de energización propuestos por el Gobierno Nacional se enfocan a las cabeceras 
departamentales y municipales.(N. Gómez, 2011). 
 
Sin embargo, es fundamental proponer sistemas que coexistan paralelamente con los sistemas 
que poseen algunas poblaciones, debido a que existen sistemas de autogeneración basados en 
sistemas de combustión tales como los generadores que han invertido rubros importantes con 
los sistemas actuales, no obstante, el costo ambiental de dicha implementación es alto, con una 
probable implementación de sistemas fotovoltaicos que ayuden a minimizar los costos derivados 
del combustible y los mantenimientos de los sistemas de generación y permitan aumentar los 
niveles de confiabilidad de sistemas de cogeneración eléctrica. 
13 
 
En conclusión y teniendo en cuenta lo mencionado y si se relaciona al caso de las ZNI es de vital 
importancia que el Gobierno Nacional implemente proyectos energéticos que permitan suplir las 
necesidades de la comunidad. 
 
Finalmente, el presente trabajo tiene un aporte metodológico basado en el análisis y 
caracterización de las variables, escenarios y actores que son determinantes en la gestión y 
ejecución de proyectos de fuentes de energías alternativas que podrían aportar en la solución 
energética de las zonas no interconectadas del país, desde las perspectivas de; la gestión, 
administrativa, el entorno social, la situación económica y el manejo ambiental. A partir de la 
proposición de estrategias de gestión y planteamiento de proyectos que estarán indicados para 
futuras aplicaciones. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
14 
 
3. OBJETIVOS 
 
3.1. Objetivo General 
Determinar estrategias para la implementación y fomento de Fuentes no Convencionales de 
Energías Renovable-FNCER a partir de la caracterización de zonas no interconectadas (ZNI) de 
Colombia, como alternativa para el acceso al servicio de energía eléctrica. 
 
3.2. Objetivos específicos 
 Realizar una caracterización general acerca de la implementación de fuentes no 
convencionales de energías renovables (FNCER) en ZNI de Colombia. 
 Proponer estrategias que permitan fomentar e implementar Fuentes no 
Convencionales de Energía Renovable-FNCER para la generación de energía 
eléctrica en Zonas no Interconectadas ZNI de Colombia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
15 
 
4. MARCO DE REFERENCIA 
 
En el presente marco, se realiza un análisis de los resultados, recomendaciones y 
conclusiones obtenidos en trabajos de grado, estudio de casos, proyectos aplicados e 
informes de entidades relacionadas con la implementación de fuentes no convencionales de 
energía eléctrica en el país y la región. 
 
4.1 Antecedentes 
 
De acuerdo a la temática que aborda el presente trabajo se ha realizado la búsqueda de 
proyectos académicos de instituciones oficiales a nivel nacional con enfoques similares en 
cuanto a la temática y los objetivos propuestos, es pertinente presentar los resultados 
obtenidos en otros trabajos, para ello se realizó la consulta de los catálogos y repositorios en 
línea de las universidades a nivel nacional que contarán con este tipo de recurso. Uno de los 
criterios de búsqueda es el tiempo de publicación para ello se establece un rango de tiempo 
inicial desde el 2016 hasta 2021. 
A continuación, se presentan los resultados de los trabajos: 
El documento titulado “Energía solar en el departamento de Cundinamarca” los resultados 
obtenidos de acuerdo a lo planteado en el capítulo 2 determinan que la zona que mejores 
condiciones de acuerdo a los datos obtenidos con los diferentes instrumentos de medición 
indicando puntos de referencia en el departamento de Cundinamarca son las zonas cercanas 
alto Magdalena medio los valores tolerables de error de acuerdo al análisis de datos en un 
mes especifico del año, Los datos de radiación solar medidos en cada una de los puntos 
analizados permiten verificar que la variabilidad mensual presenta variaciones muy diferentes 
entre sí, pero la variabilidad anual observada en todos los casos es muy similar y no llega a 
superar el 12%. Este resultado no indica que la variabilidad es inherente al comportamiento 
aleatorio que la incidencia de la radiación solar presenta en muchas regiones del mundo, y 
por tal razón es un fenómeno general que no es propio de un área geográfica determinada ni 
de un régimen climático determinado. (Rodriguez & Zamora, 2017). 
En el estudio de caso denominado “estudio de reconocimiento de la energía solar fotovoltaica 
como Alternativa energética para uso en instalaciones eléctricas domiciliarias” 
 
El acercamiento más puntual respecto al reconocimiento de las posibilidades reales de la 
energía solar fotovoltaica en una instalación eléctrica domiciliaria además de aplicaciones en 
otros sectores, pues no es información rígida dirigida a los domicilios, también es de utilidad 
para la ganadería, la agricultura, la industria, el comercio para contrarrestar los efectos de 
fenómenos climatológicos, del cambio climático, del alza de los combustibles fósiles. 
(Rodriguez & Zamora, 2017) 
La energía solar fotovoltaica expuestas anteriormente permitirá incrementar la capacidad 
instalada de las fuentes no convencionales de energía renovable, no sin antes continuar con 
estudios de índole económico-financiero y técnicos de acuerdo al sistema en el cual se quiera 
instalar un sistema fotovoltaico. Fortalecer la capacidad instalada de la energía solar 
fotovoltaica requiere de algunas bases que, aunque existentes en la literatura, se pudo 
comprobar de primera mano gracias al desarrollo de prácticas con el banco solar fotovoltaico. 
16 
 
(Rodriguez & Zamora, 2017) 
En el estudio denominado “evaluación de la incorporación de plantas de generación solar 
fotovoltaica a gran escala al sistema interconectado nacional colombiano” se relacionan 
variables técnicas que fortalecen la importancia y el acople técnico que se puede llegar a tener 
entre el sistema actual y la entrada de sistemas de generación alternativo, dentro de los 
resultados obtenidos se destaca la intención de los investigadores al realizar una 
aproximación teórica en dos sistemas de despacho de energía eléctrica, con el propósito de 
atender el consumo real de una población la hidroeléctrica la miel y San Carlos, el análisis de 
las mediciones entregaron resultados técnicos de consideración y que son muy puntuales, así 
mismo se demuestra los sobrecostos operacionales identificados en las centrales 
hidroeléctricas con las que se realiza el análisis técnico (Nurhastuti, 2019) 
A partir del geoprocesamiento se pueden establecer una aproximación del brillo solar en una 
región determinada para la implementación de sistemas fotovoltaicos como resultado de la 
investigación se crea el geoportal donde se puede acceder para obtener información para 
proyectos. (Lopez, 1981) 
De acuerdo a la selección de proyectos especializados en energías renovables se identificó 
el trabajo de grado denominado “análisis de la aceptación del uso de energía solar para 
beneficio doméstico en la comunidad del sector kilómetro 32, vereda Albania, municipio san 
Vicente de chucuri, en el departamento de Santander” en donde se realiza una consulta a la 
comunidad mediante entrevista y tabulación de datos para establecer mediante preguntas el 
nivel de beneficio que podría tener un proyecto de generación de energía eléctrica y losproyectos de generación a partir de fuentes no convencionales, el aporte del trabajo radica en 
la investigación social y de percepción que tiene los habitantes de la vereda chucuri respecto 
a la implementación de este tipo de proyectos. Además de la importancia del medio ambiente 
en su entorno 
Las personas asocian la importancia del medio ambiente al mantenimiento de la tierra, pues 
les proporciona el alimento que consumen, y al cuidado del agua lo cual se puede justificar 
con el hecho de que allí no cuentan con servicio de aprovisionamiento de agua potable y 
saneamiento básico, la población del lugar obtiene el agua para consumo de un lago cercano 
o de un río pequeño que se encuentra contaminado pues es el receptor de los vertimientos 
de agroquímicos usados en los cultivos por efecto de la escorrentía superficial. Las personas 
indican que sufren con frecuencia de enfermedades estomacales y asocian esto a la carencia 
de agua potable, razón por la cual consideran el cuidado del recurso como un aspecto 
fundamental para su supervivencia. DA con lo anterior, debido a las carencias que presenta, 
la comunidad si reconoce la importancia del medio ambiente pues influye en su calidad de 
vida, lo que sirve como base para incluir en la entrevista y en los grupos de discusión temas 
relacionados con la importancia de las energías alternativas para el cuidado del medio 
ambiente.(Peña Olarte, 2018) 
Los estudios de caso aportan significativamente debido a que presentan situación más 
cercana a la realidad de las comunidades, en el trabajo titulado “prototipo de instalación 
eléctrica residencial gestionable para integrar el uso de fuentes de energía renovable en 
Colombia.” 
Se plantea la integración de dispositivos que faciliten la integración de las energías 
alternativas a nivel domiciliario, los resultados de la investigación se enfocan en diversos 
enfoques 
17 
 
El proyecto está ligado inicialmente a la promoción de las fuentes de energía no 
convencionales especialmente las de carácter renovable, por lo cual el enfoque medio 
ambiental está incluido en los beneficios que conlleva el uso del prototipo. Si el uso 90 del 
mismo se realiza de forma masiva, podría llegar a tener un impacto positivo en el medio 
ambiente, al crear una disminución de nuevos centros de generación de energía eléctrica, 
como centrales hidroeléctricas y térmicas (las cuales constituyen más del el 99.32% de la 
generación de energía eléctrica del país), por incrementos en la demanda del país, los cuales 
podrían ser solventados o reducidos por el uso del prototipo en relación con fuentes no 
convencionales. De esta forma disminuirían los daños colaterales al medio ambiente ligados 
a dichas construcciones 
Dentro de los propósitos del desarrollo del proyecto se encuentra un punto muy relevante en 
la posible instalación del prototipo dentro de un hogar colombiano y es la parte económica. 
Fundamentalmente se busca proponer el menor costo posible para la instalación completa del 
prototipo. (Diaz Briham, 2017) 
Seguidamente con el análisis de los estudios de los casos en el proyecto denominado “Diseño 
de un sistema de generación de energía eléctrica a partir de fuentes de recurso eólico (estudio 
de caso)” 
El aspecto principal que se determinó en cuanto a la energía producida mediante recurso 
eólico es muy poco a pesar de contar con un gran potencial, se evidencia que en la única 
región donde se están trabajando este tipo de tecnologías son en la Guajira donde se tienen 
implementados parque eólicos pilotos. (Lopez, 2016) 
De lo anterior se concluyó que las zonas con alto potencial de energía eólica es el 
departamento de la Guajira no obstante se identifican barreras, técnicas económicas y 
sociales abordadas en la metodología del presente trabajo. 
Así mismo, el documento argumenta la necesidad de desarrollar proyectos similares al objeto 
y alcance del presente proyecto 
Los antecedentes no muestran trabajos a gran escala en otras regiones de Colombia, el 
protocolo abre las puertas a nivel investigativo para abordar soluciones energéticas a partir 
del recurso eólico. Departamentos como el Cesar y el Meta según los resultados del protocolo, 
cuenta con un potencial necesario para implementar este tipo de soluciones haciendo frente 
al avance tecnológico del país y solucionando necesidades energéticas de los departamentos, 
sin embargo, la tendencia es continuar con la instalación de parques eólicos en el 
departamento de la Guajira.(López, 2016) 
Sin duda el componente presupuestal es determinante para la viabilizarían y ejecución de 
proyectos de generación eléctrica a partir de fuentes no convencionales debido a los costos 
asociados, en el documento denominado como plan de negocios “G&G energía eléctrica 
sostenible SAS” 
La poca información y conocimiento técnico en el país para desarrollar proyectos de 
generación eléctrica a partir de las energías renovables haya sido lento, Ante el nacimiento 
de nuevas tecnología en generación de energía eléctrica abre las puertas al país en el 
desarrollo y construcción de un conocimiento más amplio en este tema, por eso las Fuentes 
No Convencionales de Energía Renovable (FNCER) actualmente se presenta como la opción 
más viable para reemplazar las fuentes convencionales de generación. En Colombia, este tipo 
de desarrollo es reciente y aún no cuenta con demanda laboral calificada técnicamente para 
ejecutar este tipo de proyectos desde su modelo de negocio, diseño e implementación. Sin 
embargo, la poca experiencia del país en este tema crea la necesidad de implementar formas 
18 
 
de capacitar a todas las personas interesadas en este cambio energético de manera eficiente, 
facilitando su formación por medio de cursos virtuales. (Delgadillo, 2019) 
A partir de una valoración de escenarios se llega a la siguiente conclusión 
El uso de las energías renovables no convencionales en Colombia tiene un futuro con buenos 
escenarios en diferentes campos, se resalta la participación del gobierno con sus planes de 
desarrollo sobre esta energía promete a corto plazo como largo generar mejores condiciones 
financieras y reglamentaciones que hagan una transición más rápida de las FNCER y se logre 
una mayor participación en la matriz energética del país, dejando poco a poco el uso de las 
energías no renovables, lo que beneficia la oferta como demanda de estas energías. (Lugo 
Gutiérrez & Vivas Carranza, 2019) 
El grupo de investigación de energías renovables de la Universidad distrital realizando un análisis 
de las diferentes energías no renovables y su potencial en sistemas eléctricos desarrollo un 
análisis de variables y barreras 
La experiencia y experticia del grupo en el diseño de biodigestores permiten atacar algunas de 
las barreras identificadas a la integración de la biomasa, como lo son la disminución de costos 
de estas tecnologías al mitigar los costos de sobredimensionamiento de equipos y materiales, 
además del aumento de la eficiencia en cuanto al aprovechamiento del recurso mejorando así 
su rentabilidad haciendo más flexible y atractivas estas tecnologías. Además, permiten 
desarrollar tecnologías que cumplan con los requerimientos técnicos con una regulación para 
acceder las diferentes figuras como cogeneradores. 
En general las investigaciones realizadas por el GIEAUD muestran un desarrollo hacia los 
servicios de diseño de sistemas que involucran procesos energéticos, estos servicios están 
orientados hacia sistemas de pequeña autogeneración y gestión eficiente de la energía atacando 
las principales necesidades del mercado (Peña & Olarte, 2018) 
Finalmente se evidencia en el desarrollo de los antecedentes que al momento no hay un estudio 
que coincida con el objeto del presente proyecto. 
 
4.2 Impacto social 
Los sistemas eléctricos han sido objeto de importantes cambios en los últimos años en áreas 
asociadas a la regulación, operación y la planeación. Parte de estos cambios se deben al 
creciente interés por minimizarlos impactos ambientales asociados a la generación de energía 
con combustibles fósiles. Además, el futuro inmediato muestra la tendencia en la reducción y 
disponibilidad de fuentes fósiles, Este hecho ha motivado a diferentes sectores hacia el desarrollo 
y promoción de las energías renovables en diferentes etapas del sistema, como una de las 
soluciones para mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero. 
 
Una de estas alternativas es la generación distribuida (GD) basada en energías renovables, cuya 
filosofía es ubicar fuentes de energía más cercanas a los centros de consumo. A través de esta 
alternativa no solamente se pueden obtener beneficios desde el punto de vista ambiental, sino 
que también se tienen beneficios técnicos y económicos, como: reducción de la energía 
transportada a través de la red de transmisión y la transformada en las subestaciones de 
distribución, aumento de la vida útil de los equipos, mejoramiento de los perfiles de tensión, 
reducción de pérdidas, reducción en las necesidades de expansión, control de inyección de 
reactivos, entre otros (Adrián et al., 2016), uno de los aspectos que llaman la atención del 
19 
 
proyecto de investigación es la necesidad de promover proyectos de energía solar fotovoltaica 
como alternativa de generación distribuida. 
 
Si tomamos los anteriormente expuesto y si se asocia a la problemática del municipio de Puerto 
Gaitán permite establecer soluciones a las fallas del sistema nacional eléctrico y que en gran 
medida contribuyan a la mitigación de impactos ambientales generados la producción energética 
convencional y de mejorar la calidad de vida de las personas que carecen del recurso en el 
municipio. 
 
4.3 Impacto ambiental 
 
Cuando se menciona el impacto ambiental del proyecto de investigación es necesario hacer 
referencia a los beneficios ambientales de la energía solar Fotovoltaica (FV). La principal y más 
importante ventaja consiste en que la fuente de energía (Radiación Solar) es gratuita, esto puede 
ser muy significativo a la hora de invertir en un sistema Solar FV. Se ha argumentado que este 
tipo de energía contribuye de forma positiva al bienestar social en la medida que reduce las 
externalidades negativas sobre el medio ambiente. Frente a otras fuentes de energía, la 
fotovoltaica genera menores emisiones de dióxido de carbono (CO2), efecto invernadero, lluvia 
ácida y óxidos de azufre; Este tipo de energía limpia reduce las emisiones por kilovatio hora 
(KWh) en 0,6 kg/ KWh; teniendo en cuenta las emisiones de CO2 alcanzadas en 2010. Si se 
supone un costo entre 10 y 20 dólares de la tonelada de CO2, el valor de las externalidades 
evitadas se calcula entre 0,006 y 0,012dólares por kilovatio [55]. A saber, los factores de 
emisiones asociados con los sistemas solar FV para el año 2013 se encontraban en el orden de 
50 kg CO2 eq/MWh, frente a valores por encima de 450 kg CO2eq/MWh para plantas operadas 
con combustibles fósiles(J. Gómez et al., 2017) 
 
Existe una preocupación mundial por el deterioro del ambiente y particularmente por el aumento 
en la producción de Gases Efecto Invernadero (GEI). La fuente de energía basada en sistemas 
fotovoltaicos solares se perfila como una fuente energética limpia que se caracteriza por bajas 
emisiones. Adicionalmente entre 2013 y 2015 el Ministerio de Medio Ambiente y Desarrollo 
Sostenible (MADS), creo los Planes de Acción Sectoriales de Mitigación para el Cambio Climático 
(PAS), para integrar los otros Ministerios en las directrices de MADS. En 2015, los PAS fueron 
aprobados mediante la ley 1753 de 2015 (Serrano Guzmán et al., 2017). Por otra parte, es 
necesario tener son las barreras ambientales asociadas al uso de SFS, aspecto que será 
desarrollado a lo largo del proyecto de investigación. 
 
4.4 Impacto económico 
 
La implementación de sistemas de generación de energías alternativas trae consigo no solo 
benéficos ambientales, la implementación de estos sistemas trae benéficos económicos para 
quienes emprenden este tipo de proyectos disminuyendo los costos asociados a el IVA, los 
costos de importación de las celdas. 
 
4.5 Fundamento teórico 
 
A continuación, se presentan los principales conceptos, definiciones datos, valores de referencia, 
nomenclatura y unidades de medida de las diferentes energías alternativas. Así como los equipos 
y tecnologías necesarias para la captura y aprovechamiento de las energías alternativas 
disponibles y su distribución en el país. 
20 
 
4.5.1 Energía 
La energía de un sistema está definida como la cantidad de trabajo que dicho sistema es capaz 
de producir. El ser humano requiere energía para realizar sus actividades vitales y productivas. 
La energía se presenta en la naturaleza de diferentes formas, como, por ejemplo: la energía 
cinética, que está asociada el movimiento; la energía potencial, que está relacionada con la 
ubicación relativa entre objetos dentro de un sistema (ejemplo, energía potencial gravitacional); 
la energía eléctrica, que está asociada el movimiento de electrones; la energía calórica o energía 
en forma de calor, entre otras. 
 
Unidades: en el Sistema Internacional, la energía se mide en Julios (J); también es posible medir 
la energía en vatios hora (Wh), o kilovatios hora (KWh); KWh= 3,60 X106 J. 
4.5.2 Potencia 
La potencia promedio (P) es igual a la energía (E) transferida en un intervalo de tiempo 
determinado (t): 
P=E/t. Unidades: en el Sistema Internacional, la potencia se mide en vatios (W); 1W= 1 J/s. 
4.5.3 Energía eléctrica 
La energía eléctrica es la energía de mayor calidad, debido a que tiene el más alto potencial de 
realizar trabajo y, por lo tanto, puede utilizarse para realizar un mayor número de actividades. Se 
genera a partir de una diferencia de potencial entre dos puntos de un conductor; esta diferencia 
de potencial hace que se genere un flujo de electrones (electrones en movimiento) entre los dos 
puntos, creando una corriente eléctrica. La diferencia de potencial se denomina voltaje y se mide 
en Voltios (V); y la corriente y se mide en Amperios (A), la corriente puede ser corriente directa 
(DC) o corriente alterna (AC). 
4.5.4 Fuentes de energía renovables y no renovables 
Las fuentes de energía se pueden clasificar de acuerdo a la disponibilidad de los recursos: 
 Renovables: Se renuevan de forma natural, aprovechan los flujos de energía 
existentes en la naturaleza y, por lo tanto, constituyen una fuente inagotable de 
energía; están conformadas por, Solar, Eólica, Hídrica, Biomasa, Geotérmica y 
Mareomotriz. 
 No Renovables: Se encuentran en depósitos en la naturaleza y el consumo de 
estas agota les reservas, están conformadas por; combustibles fósiles y nuclear. 
4.5.5 Tecnologías de energía renovables 
 
Las tecnologías de energía renovables son aquellas que transforman los flujos de energía que 
se presentan en la naturaleza. (UPME, CorpoEma, 2010: V.1); es decir, transforman la energía 
obtenida a partir de recursos renovables en otro tipo de energía útil, como, por ejemplo, energía 
eléctrica. 
 
21 
 
4.5.6 Configuraciones de sistemas de generación 
 Aislado (fuera de red): sistema de generación cuya potencia es del orden de W, generalmente 
se implementa para suplir la demanda energética de una vivienda. 
 Mini red: sistema de generación cuya potencia es del orden de 103 a 105 W, 
generalmente se implementa para suplir la demanda de un conjunto de viviendas 
o pequeño centro poblado, eléctricamente conectados por una red pequeña o 
local. 
 Conectado a red: sistema de generación cuya potencia es del orden de MW (106 
W), se implementa para generar energía que es entregada a la red de distribución 
eléctrica (Ej. Energía entregada al SIN) 
4.5.7 Energía solar 
La energía solar es la energía transportada por las ondas electromagnéticas que proviene del 
sol. La emisión de energía desde la superficie del sol se denomina radiación solar; y a la energía 
emitida, energía radiante. La energíaradiante que incide sobre la superficie terrestre por unidad 
de área (irradiación o insolación), se mide en KWh/m²; y la potencia radiante que incide sobre la 
superficie terrestre por unidad de área (irradiancia), se mide en kW/m². 
 
La radiación solar que incide sobre la Tierra tiene componentes directos, radiación que incide 
sobre la Tierra desde el sol, sin cambiar de dirección; y difusa, radiación que es dispersada en 
todas las direcciones debido a la presencia de moléculas y partículas; la radiación global es la 
suma de la componentes directa y difusa. 
 
Existen diferentes formas de aprovechamiento de la energía solar: 
 Energía Solar Fotovoltaica: aprovechamiento de la radiación solar para la 
generación de energía eléctrica. 
 Energía Solar Térmica: aprovechamiento del calor solar para calentar un fluido 
(típicamente agua y aire). La energía solar en forma de calor es absorbida por un 
panel solar térmico o colector, y transferida al fluido para elevar su temperatura. 
Los usos más comunes son para calentar agua, climatización y calefacción; 
también es posible generar energía eléctrica a través evaporación del fluido 
mediante su calentamiento y haciendo que este mueva una turbina. 
4.5.8 Sistemas foto voltaicos 
Los sistemas fotovoltaicos son dispositivos que generan energía eléctrica mediante el efecto 
Fotoeléctrico; los fotones (partículas de luz) que provienen de la radiación solar, inciden en los 
módulos fotovoltaicos y liberan electrones, los cuales generan una corriente DC. Se caracterizan 
por su sencillez, modularidad y operatividad. 
 
 
 
 
 
 
22 
 
Los Componentes principales de los Sistemas fotovoltaicos son: 
 Bloque de generación 
El bloque de generación está conformado por los paneles fotovoltaicos, donde su número y tipo 
de conexión existente entre ellos depende de varios factores como: el valor promedio de la 
insolación del lugar, la carga y la máxima potencia nominal de salida del panel (García, 2016). 
 
 Bloque de acumulación 
El bloque de acumulación es la parte del sistema fotovoltaico encargado de almacenar y controlar 
la carga y descarga del sistema (García, 2016). Está conformado por los siguientes 
componentes: 
 
 Banco de baterías. 
Por lo general son baterías de ciclo profundo, las cuales están diseñadas para soportar niveles 
de descarga profundos durante muchos ciclos de carga y descarga. 
Los módulos fotovoltaicos tienen una potencia nominal, el Vatio Pico (Wp); que corresponde a la 
potencia máxima que puede generar dicho módulo, a 25ºC de temperatura y con una irradiación 
de 1kW/m2. Su producción de corriente eléctrica a un voltaje dado (fijo para el panel) varía con 
la temperatura, lo cual especifica el fabricante del panel en la forma de curvas de potencia. 
 
 Banco de Baterías 
Evita la descarga de las baterías a través de los paneles durante le noche, cuando el voltaje de 
salida del panel PV es nulo. 
 
 Fusibles o llaves de protección. 
Protegen las baterías y son incorporadas al sistema como un elemento de seguridad. 
 
 Medidor de carga. 
Dispositivo que permite conocer el estado de carga del banco. 
 
4.5.9 Bloque de carga 
El bloque de carga está encargado de suministrar la energía producida por los paneles solares 
a los equipos que requieran energía eléctrica y lo conforman: 
 
 Inversor 
Su función es convertir la corriente continua proveniente de las baterías o directamente del panel 
en corriente alterna para su aprovechamiento. 
 Cableado 
Es lo más básico del sistema y su selección tiene un rol importante en la reducción de pérdidas 
de energía. (Salamanca-Avila, 2017) 
23 
 
4.5.10 Sistema Interconectado Nacional (SIN) 
 
El SIN está conformado por todas las líneas de transmisión de energía y subestaciones que hay 
en el país, medios a través de los cuales se transporta la energía desde las centrales de 
generación hasta los pueblos y ciudades en donde es consumida. Al estar integrada toda la 
cadena productiva de la energía en este sistema (generadores, transmisores, distribuidores y 
comercializadores) se garantiza que todas las regiones del país reciban el servicio de energía 
las 24 horas del día, todo el año.(CELSIA, 2018) 
4.5.11 Zonas No Interconectadas (ZIN) 
 
Las ZNI, se definen según el artículo 1 de la Ley 855 de 2003 “como municipios, distritos, 
localidades y veredas que no están conectadas al SIN”, por lo que este tipo de áreas se 
abastecen de energía a través de plantas generadoras a base de Diésel, energía solar. paneles 
y pequeñas centrales hidroeléctricas, evidenciando con ello que la infraestructura eléctrica a nivel 
nacional se ha quedado rezagada y existe una alta posibilidad de impulsar energías alternativas. 
 
4.6 Marco contextual 
 
En el presente marco se realiza una descripción respecta a la evolución del sistema eléctrico su 
desarrollo histórico y conceptual, en donde se presentan el estado y la proyección de los 
proyectos de energías alternativas en Colombia, además el estado de la cobertura actual al 
sistema eléctrico nacional y el contexto de las zonas no interconectadas. 
4.6.1 Sector Eléctrico Colombiano 
 
El suministro de energía eléctrica, con un enfoque comercial, se inició en Colombia por iniciativa 
privada a finales del siglo XIX, cuando en el año 1888 se creó la empresa Bogotá Electric Light 
Company. En los años siguientes, impulsados igualmente por iniciativa privada se fueron 
desarrollando en forma aislada, en las principales ciudades del país, sistemas de generación - 
distribución. 
 
En la primera mitad del siglo XX, las empresas eléctricas privadas fueron adquiridas por la 
Nación, iniciándose así un proceso de estatización fundamentado, por una parte, en razones 
económicas que se manifestaban en la incapacidad de los empresarios privados para acometer 
las nuevas y cuantiosas inversiones en ampliación de la capacidad instalada y en nuevas redes 
que exigía el crecimiento de la demanda y la necesidad de masificar el servicio de electricidad 
en el territorio nacional; y por otra parte, en razones sociales por cuanto el objetivo era la 
satisfacción de la necesidad de energía eléctrica de los usuarios que pertenecían a estratos más 
bajos. 
 
El proceso de estatización se consolida, a través de la creación del Instituto de aprovechamiento 
de Aguas y Fomento Eléctrico, ELECTRAGUAS, como formador de empresas regionales de 
naturaleza pública o mixta, autónoma y descentralizada. De esta forma, al final del proceso 
quedaron constituidas dieciséis electrificadoras, departamentales y municipales, sobre las cuales 
recaía la responsabilidad de la expansión de la cobertura del servicio de energía eléctrica. Cabe 
aclarar que el negocio estaba integrado verticalmente, las empresas desarrollaban las 
actividades de generación, transmisión, distribución y comercialización, según lo requiriesen. 
(UPME, 2014) 
24 
 
4.6.2 Evolución Histórica de la Oferta y Demanda de Energía 
 
La oferta de energía primaria en Colombia está compuesta predominantemente por combustibles 
fósiles (carbón y petróleo), con una participación cercana al 77% del total, mientras que la 
hidráulica, el gas natural y las fuentes no convencionales de energía renovable (bagazo, 
biocombustibles y leña) suman el restante 23%. Al observar la evolución histórica de la oferta y 
la demanda de energía de nuestro país durante las últimas cuatro décadas, se evidencian fuertes 
cambios tanto en los usos finales de la energía como en la composición de la matriz energética 
de la economía. Así, en los 43 años comprendidos entre 1975 y 2018, el consumo final de energía 
se incrementó un 78%, pasando de 735 PJ a 1.308 PJ, que equivale a una tasa de crecimiento 
promedio anual de 1,81%. Este crecimiento se explica principalmente por el aumento del 
consumo en la industria manufacturera y en el sector transporte, que presentaron tasas promedio 
anuales de crecimiento del 2,4% y 5,9% respectivamente. El incremento en estos sectores 
contrasta con ladisminución de consumo de energía del sector residencial, que era el más 
intensivo en 1975 con un 46% de participación en la demanda de energía, debido principalmente 
a la sustitución del consumo de leña por la penetración del gas combustible (reducción de 63% 
en el período de análisis). 
 
Gráfica 1 Participación Porcentual por Sectores en el Consumo Final de Energía 1975-2018 
 
Fuente: (UPME, 2019) 
4.6.3 Sistema interconectado nacional (SIN) y zonas no interconectadas (ZIN) 
 
A finales de los años sesenta, el Gobierno Nacional decidió conectar e integrar todos los sistemas 
eléctricos regionales del país y se creó lo que hoy conocemos como SIN. El SIN está conformado 
por todas las líneas de transmisión de energía y subestaciones que hay en el país, medios a 
través de los cuales se transporta la energía desde las centrales de generación hasta los pueblos 
y ciudades en donde es consumida. Al estar integrada toda la cadena productiva de la energía 
en este sistema (generadores, transmisores, distribuidores y comercializadores) se garantiza que 
todas las regiones del país reciban el servicio de energía las 24 horas del día, todo el año. 
 
El SIN lo componen más de 30 compañías de energía entre empresas de generación, 
transmisión y distribución de energía en Colombia junto con 209 plantas de generación 
25 
 
(hidráulicas, térmicas, solares, eólicas, cogeneradores y auto generadores) y 26.333 kilómetros 
aproximadamente de redes de energía. Estas redes conforman el Sistema de Transmisión 
Nacional (STN), que son sistemas de redes que operan a tensiones superiores a 220 kilovatios, 
y el Sistema de Transmisión Regional, (STR), que son los que operan a tensiones entre 110 
kilovatios y 220 kilovatios. Cabe destacar que también hacen parten del SIN algunas 
interconexiones internacionales (Ecuador y Venezuela). El SIN es operado y administrado por la 
empresa XM - Compañía de Expertos en Mercados (CELSIA, 2018) 
 
En la actualidad Colombia hay aproximadamente alrededor de 432.000 usuarios que no tiene 
acceso completo a la energía eléctrica se categorizan como ZIN donde aproximadamente el 57% 
de estas ZNI poseen energía eléctrica en horas específicas, y la generación corresponde en un 
97% a plantas de generación a partir de diésel. 
 
Gráfica 2 Mapa zonas no interconectadas (ZNI) y sistema interconectado (SIN) 
 
Fuente:(Rodríguez-Urrego & Rodríguez-Urrego, 2018) 
 
Como se observa en la gráfica 2 y según el IPSE existen 90 municipios en Colombia 
pertenecientes a la ZNI, abarcando alrededor del 52% del territorio Nacional; Los cuales incluyen 
32 departamentos, 5 capitales departamentales, 39 capitales municipales y 1.448 localidades. 
Asimismo, el Sistema Interconectado Nacional (SIN) conecta el 48% del territorio nacional y 
atiende al 97% de la población. En cuanto al número de hogares que tienen acceso a la red 
eléctrica en Colombia, actualmente cuenta con 12,1 millones desde 2005, representados por el 
95,8% del total de la población colombiana, identificando que del total de electricidad generada 
26 
 
alrededor del 70% del consumo. es residencial. Colombia tiene un déficit de acceso a la energía 
en la mayoría de los territorios insulares.(Rodríguez-Urrego & Rodríguez-Urrego, 2018). Las ZNI 
se caracterizan por tres aspectos fundamentales: el primero que las define es la distancia de 
ciudades principales y su ubicación geográfica, hacen que sean zonas de difícil acceso. La 
segunda es la pobre densidad poblacional, que las convierte en zonas de bajo desarrollo 
económico y estructural. El tercer factor es la pobreza, estimulando temas de orden público y 
mayor aislamiento, convirtiéndolas en zonas menos atractivas para la inversión, el crecimiento 
económico y la posibilidad de ser parte del SIN. Adicionalmente, en lugares que forman parte de 
la ZIN, el servicio de suministro es deficiente y costoso, si es comparado al costo de generación 
del SIN. 
4.6.4 Mercado eléctrico colombiano 
 
En cuanto a la distribución de energía a nivel residencial, Colombia tiene características 
específicas. Al igual que otros servicios públicos, la electricidad es distribuida según un sistema 
estratificado que se divide en seis estratos o sectores. Los sectores 1-3 están asociados a 
hogares en áreas de menores ingresos y 5-6 con hogares de mayores ingresos está clasificación 
es realizada en las zonas urbanas. Por tanto, la estratificación está ligada a la propiedad, pero 
no los ingresos del hogar, y los precios de la electricidad por kWh, por lo tanto, se ven diferentes 
para los hogares ubicados en barrios asociados a estratos independientemente del consumo. 
Conforme a este subsidio cruzado, los últimos sectores subsidian el 1-3 sectores pagando un 
20% más en electricidad. El estrato 4 representa zonas de clase media y no se encuentra 
subsidiado. La gráfica 3 ofrece una descripción general de los sectores y las tarifas 
correspondientes. 
Gráfica 3 Panorama Tarifario según sector y estrato 
 
 
Fuente: (López et al., 2020) 
El sector residencial actualmente representa alrededor del 42% del consumo de electricidad per 
cápita en Colombia. Las tarifas que se muestran en la gráfica 3 son aplicables únicamente al 
Sistema Interconectado Nacional (SIN). 
 
40%
50%
85%
100% 100% 100% 100%
60%
50%
15%
20% 20%
Estrato 1 Estrato 2 Estrato 3 Estrato 4 Estrato 5 y 6 Sector
Comercial
Sector
Industrial
Costo Servicio Electrico Sin Subsidio Porcentaje Subsidiado Contribución
27 
 
En ZNI, poseen una estructura totalmente diferente dado que la generación eléctrica está 
enfocada en redes eléctricas pequeñas y privadas, adicionalmente se encuentra ligada a la 
dependencia de los generadores diésel lo cual conlleva a precios elevados, mala cobertura y 
baja confiabilidad en el suministro eléctrico. A su vez, esto ha llevado a un número creciente de 
proyectos para el uso de energías renovables no convencionales. 
4.6.5 Energía fotovoltaica en Colombia 
 
Colombia posee un alto potencial para energía solar, es se debe a que la radiación solar es 
uniforme en todo el país y durante gran parte del año (promedio 4.5 KWh/m2/día). 
Adicionalmente estimaciones realizadas por (Gómez-Navarro & Ribó-Pérez, 2018b) nos muestra 
que la capacidad solar instalada ronda los 9 MWp para 2010, toda la capacidad corresponde a 
sistemas privados, sistemas aplicados a empresas y soluciones en ZNI (mayormente 
conformados por sistemas fotovoltaicos de baja capacidad de menos de 10 kWp. no se hayo 
información cálculos realizados acerca de la capacidad potencial instalable para paneles solares 
fotovoltaicas, caso contrario al análisis del potencial energético solar los cuales están ubicados 
en algunas regiones pertenecientes al SIN. Además, la disminución de los costos de capital y 
los beneficios de la ubicación ecuatorial han aumentado el interés por la energía fotovoltaica en 
Colombia. Por ejemplo, se han estudiado esquemas de apoyo para promover el desarrollo de 
esta tecnología en áreas urbanas. 
4.6.6 Sistemas fotovoltaicos 
 
La generación de electricidad con energía solar empleando sistemas fotovoltaicos ha estado 
siempre dirigida al sector rural, en donde los altos costos de generación originados 
principalmente en el precio de los combustibles, y los costos de Operación y Mantenimiento en 
las distantes zonas remotas, hacen que la generación solar resulte más económica en el largo 
plazo y confiable. Estas actividades surgieron con el Programa de Telecomunicaciones Rurales 
de Telecom a comienzos de los años 80, con la asistencia técnica de la Universidad Nacional. 
En este programa se instalaron pequeños generadores fotovoltaicos de 60 Wp (Wp: vatio pico) 
para radioteléfonos rurales y ya en 1983 habían instalados 2 950 de tales sistemas. El programa 
continuó instalando estos sistemas y pronto se escaló a sistemas de 3 a 4 kWp para las antenas 
satelitales terrenas. Muchas empresas comenzaron a instalar sistemas para sus servicios de 
telecomunicaciones y actualmentese emplean sistemas solares en repetidoras de microondas, 
boyas, estaciones remotas, bases militares, entre otras aplicaciones. Estos sistemas son hoy 
esenciales para las telecomunicaciones rurales del país. Según un estudio realizado, entre 1985 
y 1994 se importaron 48 499 módulos solares para una potencia de 2.05 MWp [2]. De estos 21 
238 módulos con una potencia de 843.6 kW en proyectos de telecomunicaciones y 20 829 
módulos con 953.5 kWp en electrificación rural. El estudio anterior también indicó, sobre una 
muestra de 248 sistemas (con 419 módulos), que 56% de los sistemas funcionaban sin 
problemas, 37% funcionaban con algunos problemas y 8% estaban fuera de servicio. Como 
principal fuente de problemas se encontraron la falta de mínimo mantenimiento, suministro de 
partes de reemplazo (reguladores y lámparas) y sistemas subdimensionados. Estos problemas, 
que se suelen repetir aún hoy en día, indican la importancia que tiene el asegurar la sostenibilidad 
del suministro del servicio de energía para estos usuarios. Estas dificultades se han mostrado 
como una de las debilidades más graves del servicio de energía con estos sistemas. Y más que 
tratarse de un problema meramente técnico, el problema es de calidad del servicio y de atención 
al usuario. 
 
28 
 
En los últimos diez años tampoco se han realizado estudios sobre el comportamiento de estos 
sistemas. En los programas de electrificación rural, el sistema convencional para hogares 
aislados ha constado de un panel solar de 50 a 70 Wp, una batería entre 60 y 120 Ah y un 
regulador de carga. Estos pequeños sistemas suministran energía para iluminación, radio y TV, 
cubriendo las necesidades realmente básicas de los campesinos. El costo actual de este sistema 
es del orden de US$ 1 200 a 1 500, afectado principalmente por los elevados costos de 
instalación en las zonas remotas. Durante los últimos años, se han instalado muchos más 
sistemas en los programas de electrificación rural, con fuerte financiación del Estado, haciendo 
uso actualmente de recursos como el FAZNI (Fondo de Apoyo Financiero para la Energización 
de las Zonas No Interconectadas). El IPSE (Instituto para la Promoción de Soluciones 
Energéticas) es en la actualidad la institución que lidera las acciones del Estado en la 
energización del campo colombiano. Según esta institución hay en la actualidad más de 15 000 
sistemas instalados para estas aplicaciones. Pero, además, el IPSE tiene en desarrollo 
soluciones innovadoras como sistemas híbridos, en donde se combinan por ejemplo la energía 
solar fotovoltaica y las plantas diésel, para reducir los costos de generación del diésel y emplear 
el generador diésel como respaldo. El mercado de sistemas solares fotovoltaicos tuvo su boom 
hacia finales de los años ochenta con el programa de telecomunicaciones rurales de Teleco; las 
conocidas dificultades de orden público de la década de 90 frenaron el desarrollo del mercado, 
que aún se puede estimar en el orden de 300 kW por año. Si se consideran 30 años de desarrollo 
de este mercado, entonces la potencia instalada sería del orden de 9 MWp.(Rodríguez Murcia, 
2008) 
 
Los enfoques comunes emplean paneles fotovoltaicos (PV). Estos utilizan semiconductores para 
producir potencial eléctrico, sobre la base del efecto fotoeléctrico, cuando es expuesto a la luz 
del sol. Se ha demostrado una eficiencia de conversión de células fotovoltaicas muy alta del 
43,5% en condición de medición de laboratorio [1]. Sin embargo, tal eficiencia viene con una 
fabricación muy alta. costo, debido a la necesidad de fabricar células solares de unión múltiple. 
Usando células solares de alta eficiencia, como las células solares de unión múltiple, con una 
base de panel fotovoltaico plano puede lograr una mayor eficiencia, pero es caro debido a la gran 
cantidad de células solares necesarias para cubrir un área grande. Concentrado sistemas 
fotovoltaicos (CPV), que utilizan células fotovoltaicas de alta eficiencia bajo radiación solar 
concentrada, son soluciones para la reducción del coste de la electricidad solar. El objetivo 
principal de los CPV es la utilización de componentes ópticos de concentración de bajo costo 
que reducen drásticamente el área de celda requerida, lo que permite para la sustitución de 
células solares de baja eficiencia de conversión de electricidad por costosas, pero de alta 
eficiencia células. Un sistema CPV que puede alcanzar una eficiencia del 38,9% en condiciones 
de prueba estándar a sido demostrado recientemente por la empresa Soitec Algún CPV 
comercial los sistemas han superado una eficiencia del 30%. 
 
Un sistema CPV se compone de tres componentes principales: el concentrador de luz solar, un 
sistema de seguimiento solar y células solares. En los sistemas CPV convencionales, hay dos 
mecanismos para concentrar la radiación solar: concentrador solar basado en refracción como 
Lentes Fresnel o lentes convergentes, y concentrador basado en la reflexión como compuesto 
parabólico concentradores (CPC) o espejos parabólicos. La larga distancia focal del concentrador 
solar hace que el sistema CPV se vuelven complejos y voluminosos. Además, los sistemas CPV 
convencionales requieren sistemas de seguimiento solar para Gire con precisión el sistema y 
alinee su superficie normal a la dirección de la luz solar. Estos sistemas de seguimiento solar 
Suelen ser engorrosos, requieren un pedestal y deben ser mecánicamente estables frente a la 
carga del viento. fuerzas. Estos problemas de concentradores y sistemas de seguimiento solar 
inhiben el uso de sistemas CPV en los techos, que es donde se instalan la mayoría de los paneles 
solares en todo el mundo. 
29 
 
 
4.6.7 Energía renovable en Colombia 
Los logros colombianos son aún modestos y el desarrollo actual no corresponde ni al potencial 
de varias fuentes ni a las posibilidades de un desarrollo local, que permita al país realizar 
tecnologías energéticas liberadas de las tradicionales dependencias de tecnologías foráneas. 
Sin embargo, se ha perdido tiempo valioso que hace que, si bien equipos desarrollados en los 
80 causaban sorpresa y alguna admiración en el país y en el exterior, no son actualmente ni 
medianamente comparables a los desarrollados en otras naciones y probablemente no serían 
competitivos frente a los productos extranjeros. 
 
Colombia cuenta con diferentes tipos de recursos renovables como lo son solar, eólico, 
Pequeñas Centrales Hidroeléctricas (PCH) y biomasa, que se pueden utilizar en la ZNI para 
construir una microrred de abastecimiento eléctrico. El Instituto de Medición Hidrológica y 
Estudios Ambientales (IDEAM) y la UPME publicaron el Atlas de Radiación Solar y Atlas de 
Viento y Energía Eólica. Además, ha habido avances en el desarrollo de Atlas sobre energía 
hidroeléctrica y potencial de biomasa para la generación de energía eléctrica. 
 
4.6.8 Energía eólica 
El régimen de viento en Colombia está considerado entre los mejores de América del Sur. Las 
regiones costeras de Colombia han sido clasificadas bajo vientos de clase 7, lo que significa que 
pueden alcanzar los 10 m/s. La densidad de energía eólica anual varía entre 1 kW/m2 y 1,331 
kW/m2 a 20 m de altura, mientras que oscila entre 2.197 kW/m2 21,51 y 2.744 kW/m2 a 50 m de 
altura. 
 
Gráfica 4 Potencia Energética Eólica en Regiones de la Costa Atlántica 
 
 
Fuente: Información tomada de (Gaona et al., 2015) adaptada por los autores 
La gráfica 4 se muestra el potencial de la energía eólica en regiones de la costa atlántica de 
Colombia. Si solo se considera el potencial eólico estimado en la región de La Guajira, eso 
representaría la importante cifra de 24,8 GW. Actualmente, el país cuenta con una capacidad 
instalada de 19,5 MW de energía eólica en el parque Jepirachi, ubicado en la región de La 
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Cabo de la
Vela
San Andres Providencia Rioacha Soledad Cartagena Valledupar
Kilowatt por hora por metro cuadrado al año
30 
 
Guajira. Desde 2012,