Sistema Solar Fotovoltaico

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Vicente Riva Palacio

Jose Rivera del carmen

29/4/2024

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DISEÑO Y EVALUACIÓN DE UN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO PARA EL
AEROPUERTO JOSÉ MARÍA CÓRDOVA

ANGIE TATIANA PRECIADO MOSOS
DIEGO ESTIVEN HURTADO MENESES

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA ELÉCTRICA
BOGOTÁ, 2018
2

DISEÑO Y EVALUACIÓN DE UN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO PARA EL
AEROPUERTO JOSÉ MARÍA CÓRDOVA

ANGIE TATIANA PRECIADO MOSOS
DIEGO ESTIVEN HURTADO MENESES

Trabajo de grado para optar por el título de ingeniero eléctrico

Director interno
Ing. PhD. Roberto Ferro Escobar

Codirector interno
Ing. German Cabuya Parra

Director externo
Ing. Edgar Leonardo Gómez Gómez

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA ELÉCTRICA
BOGOTÁ, 2018
3

NOTA DE ACEPTACIÓN

FIRMA DEL DIRECTOR INTERNO

FIRMA DEL DIRECTOR EXTERNO

FIRMA DEL JURADO
Diseño y evaluación de un sistema solar fotovoltaico para el aeropuerto José María Córdova

Resumen
Este documento contiene el diseño de un sistema solar fotovoltaico para la alimentación de las cargas de
iluminación del edificio principal de la Unidad Administrativa Especial de la Aeronáutica Civil, ubicado en el
Aeropuerto Internacional José María Córdova de Rionegro, Antioquia. Allí se encuentran las zonas
administrativas, los sistemas de comunicación, de soporte técnico, de control aéreo y parqueaderos cubiertos.
Dadas las características y servicios de este edificio, se requiere sistemas de iluminación adecuados y confiables.

Debido a los cambios de prioridades de un proyecto piloto en el aeropuerto Enrique Olaya Herrera de Medellín,
la Aerocivil regional Antioquia se planteó la necesidad de reubicar los equipos ya existentes, en consecuencia,
la utilización de la mayor parte de los mismos es una necesidad de la entidad y un parámetro inicial de diseño
del presente proyecto. Se realizó el dimensionamiento de un sistema interconectado a la red y otro
interconectado con almacenamiento de respaldo (híbrido), esto para evidenciar la cantidad de componentes y
el área requerida para cada uno de ellos. Se realizó una evaluación de factibilidad técnica, ambiental y financiera
mediante la herramienta de uso libre RETScreen®.

El deslumbramiento a pilotos y controladores, la interferencia electromagnética y la invasión del espacio aéreo
y zonas restringidas son parte de los riesgos que pueden afectar la seguridad operacional, en este sentido se hizo
necesario tomar en consideración los riesgos que un sistema solar de estas características puede traer. Por lo
anterior y para determinar las áreas en las cuales es factible instalar el sistema fotovoltaico, se realizó un estudio
de deslumbramiento mediante la herramienta FORGESOLAR®, certificada por la Administración Federal de
Aviación de los Estados Unidos.

Del análisis de datos se recomienda que el mejor sistema es el interconectado a la red, con 170 paneles ubicados
en la cubierta del edificio con una potencia instalada de 54kW. Con este sistema se logra tener una reducción
anual bruta de 14,5 𝑡𝐶𝑂2 al año, lo que equivale a sacar 3 vehículos de circulación. De la evaluación técnico-
financiera se concluye que este sistema requiere la menor inversión inicial (cerca de $250 M) y que así mismo
el tiempo de retorno de la inversión es el más viable (7,5 años).

Diseño y evaluación de un sistema solar fotovoltaico para el aeropuerto José María Córdova

Contenido

Lista de figuras ...................................................................................................................... 7
Lista de tablas ........................................................................................................................ 9
1. Introducción ................................................................................................................. 11
2. Objetivos de la pasantía ................................................................................................ 12
2.1 Objetivo general .............................................................................................................. 12
2.2 Objetivos específicos ....................................................................................................... 12
3. Descripción de los resultados ....................................................................................... 13
4. Revisión bibliográfica................................................................................................... 14
4.1 Marco teórico ................................................................................................................... 14
Generalidad de energía solar fotovoltaica................................................................................... 14
4.2 Antecedentes .................................................................................................................... 16
Aeropuerto de Cochin (CIAL) .................................................................................................... 17
Aeropuerto de Indianápolis......................................................................................................... 17
Aeropuerto Regional Lakeland Linder ....................................................................................... 18
Aeropuerto de Alice Springs ...................................................................................................... 19
Aeropuerto Adelaida ................................................................................................................... 20
Aeropuertos colombianos y la energía solar fotovoltaica ........................................................... 21
4.3 Marco normativo ............................................................................................................. 21
4.4 Marco contextual ............................................................................................................. 38
Descripción general aeropuerto José María Córdova ................................................................. 38
5. Metodología .................................................................................................................. 43
5.1 Etapa investigativa .......................................................................................................... 43
5.2 Etapa de diseño ................................................................................................................ 43
Metodología de dimensionamiento para un sistema hibrido....................................................... 44
Metodología para el dimensionamiento del sistema interconectado ........................................... 51
Metodología para la selección de la ubicación de los paneles solares ........................................ 54
5.3 Etapa de evaluación ........................................................................................................ 56
Procedimiento para el análisis técnico, financiero y ambiental mediante el software
RETScreen® ............................................................................................................................................ 56
Procedimiento para el análisis de deslumbramiento mediante la herramienta ForgeSolar® ...... 64
6. Diseño ........................................................................................................................... 71
6.1 Datos generales ................................................................................................................ 71
6.2 Sistema híbrido ................................................................................................................
78
Diseño y evaluación de un sistema solar fotovoltaico para el aeropuerto José María Córdova

6.3 Sistema interconectado ................................................................................................... 87
6.4 Ubicación del sistema ...................................................................................................... 93
7. Evaluación .................................................................................................................... 98
Evaluación de viabilidad mediante software RETScreen® ........................................................ 98
Análisis de deslumbramiento mediante herramienta ForgeSolar.............................................. 104
8. Análisis de resultados ................................................................................................. 110
9. Evaluación de los cumplimientos de la pasantía ...................................................... 111
10. Conclusiones y recomendaciones .......................................................................... 112
11. Bibliografía ............................................................................................................. 114
12. Anexos ..................................................................................................................... 117
12.1 Anexo 1 ........................................................................................................................... 118
12.2 Anexo 2 ........................................................................................................................... 121
12.3 Anexo 3 ........................................................................................................................... 123
12.4 Anexo 4. .......................................................................................................................... 128
12.5 Anexo 5 ........................................................................................................................... 133

Diseño y evaluación de un sistema solar fotovoltaico para el aeropuerto José María Córdova

Lista de figuras

Fig. 1. Clases de radiación solar. Fuente: autores. ........................................................................................... 15
Fig. 2. Aeropuertos con sistemas fotovoltaicos en el mundo. Fuente: autores. ............................................... 16
Fig. 3. Planta solar en el Aeropuerto Internacional de Cochin. Fuente: autores. ............................................. 17
Fig. 4. Planta solar fotovoltaico en Aeropuerto Internacional de Indianápolis. Fuente: autores. .................... 18
Fig. 5. Planta solar fotovoltaica en Aeropuerto Regional de Lakeland Linder. Fuente: autores. .................... 19
Fig. 6. Planta solar fotovoltaica en aeropuerto Alice Springs. Fuente: [20] .................................................... 20
Fig. 7. Planta solar fotovoltaica en Aeropuerto Adelaida. Fuente: autores a partir de [21]. ............................ 20
Fig. 8. Panel solar instalado en aeropuerto Enrique Olaya Herrera. Fuente: autores....................................... 21
Fig. 9. Aeropuerto internacional José María Córdova. Fuente: Google Earth. ................................................ 38
Fig. 10. Vías de acceso al SKRG. Fuente: Google Earth. ............................................................................... 39
Fig. 11. Ubicación aeropuerto de Rionegro y aeropuerto Olaya Herrera. Fuente: [32] ................................. 40
Fig. 12. Metodología para el desarrollo del proyecto propuesto. Fuente: autores. .......................................... 43
Fig. 13 Arreglo de un generador solar fotovoltaico. Fuente: autores .............................................................. 48
Fig. 14 Arreglo de baterías dispuesto para un sistema de almacenamiento. Fuente: autores .......................... 50
Fig. 15. Superficies imaginarias que definen el espacio aéreo. Fuente: [36] ................................................... 54
Fig. 16. Flujo de trabajo de RETScreen. Fuente: RETScreen. ........................................................................ 56
Fig. 17. Niveles de análisis de RETScreen. Fuente: RETScreen. .................................................................... 58
Fig. 18. Selección de parámetros de ubicación. Fuente: RETScreen. ............................................................. 58
Fig. 19. Información básica de la instalación. Fuente: RETScreen ................................................................. 59
Fig. 20. Puntos de referencia de centrales de generación. Fuente: RETScreen. .............................................. 59
Fig. 21. Configuración de tarifas de electricidad. Fuente: RETScreen. ........................................................... 60
Fig. 22. Configuración de la central de generación fotovoltaica. Fuente: RETScreen .................................... 60
Fig. 23. Configuración de costos. Fuente: RETScreen .................................................................................... 61
Fig. 24. Configuración de análisis de emisiones. Fuente: RETScreen ............................................................ 61
Fig. 25. Configuración de parámetros financieros. Fuente: RETScreen. ........................................................ 62
Fig. 26. Análisis de sensibilidad y riesgo. Fuente: RETScreen ....................................................................... 63
Fig. 27. Informe de factibilidad generado por RETScreen. Fuente: RETScreen. ............................................ 63
Fig. 28. Deslumbramiento causado por paneles solares en aeropuerto de Boston. Fuente: [38] ..................... 64
Fig. 29. Deslumbramiento sobre receptores en torre de control. Fuente: [19]................................................. 64
Fig. 30. Inicio para edición de proyectos. Fuente: ForgeSolar ........................................................................ 66
Fig. 31. Interfaz para configurar el analizador de deslumbramiento. Fuente: ForgeSolar ............................... 66
Fig. 32. Configuración de la planta solar. Fuente: ForgeSolar ........................................................................ 67
Fig. 33. Configuración de estructuras verticales. Fuente: ForgeSolar ............................................................. 68
Fig. 34. Configuración de rutas de vuelo. Fuente: ForgeSolar ........................................................................ 69
Fig. 35. Configuración punto de observación (ATCT u otros). Fuente: ForgeSolar ....................................... 69
Fig. 36. Edificio Aerocivil. Fuente: elaboración propia a partir de [41] .......................................................... 71
Fig. 37. Pasillos de áreas administrativas. Fuente: soporte técnico regional Antioquia. ................................. 72
Fig. 38. Pasillos de soporte técnico y centro de control. Fuente: soporte técnico regional Antioquia. ............ 73
Fig. 39. Centro de control. Fuente: soporte técnico regional Antioquia. ......................................................... 73
Fig. 40. Parqueaderos cubiertos. Fuentes: soporte técnico regional Antioquia. .............................................. 74
Fig. 41. Soporte técnico y sistemas de comunicación. Fuente: soporte técnico regional Antioquia ............... 74
Fig. 42. Potencia de cargas de iluminación por secciones. Fuente: Soporte técnico regional Antioquia ........ 76
Fig. 43. Diagrama unifilar del sistema híbrido. Fuente: autores. ..................................................................... 86
Fig. 44. Diagrama unifilar del sistema interconectado. Fuente: autores. ......................................................... 92
Fig. 45.
Configuración y división del aeropuerto José María Córdova. Fuente: AIP ...................................... 93
Fig. 46. Zonas recomendadas para ubicar la instalación fotovoltaica. Fuente: autores. .................................. 94
Fig. 47. Área recomendada para la instalación de los paneles solares. Fuente: Autores. ................................ 95
Diseño y evaluación de un sistema solar fotovoltaico para el aeropuerto José María Córdova

Fig. 48. Diseño 3D de los sistemas propuestos. Fuente: autores. .................................................................... 96
Fig. 49. Diseño 3D de los sistemas propuestos, vista aérea. Fuente: autores. ................................................. 96
Fig. 50. Diseño 3D del sistema interconectado propuesto. Fuente: autores. ................................................... 97
Fig. 51. Diseño 3D del sistema híbrido en techo. Fuente: autores. .................................................................. 97
Fig. 52. Flujo de caja. Fuente: RETScreen .................................................................................................... 100
Fig. 53. Flujo de caja. Fuente: RETScreen .................................................................................................... 100
Fig. 54. Análisis de sensibilidad (tarifa de electricidad vs costos iniciales). Fuente: RETScreen. ................ 101
Fig. 55. Análisis de sensibilidad (O y P vs costos iniciales). Fuente: RETScreen. ....................................... 101
Fig. 56. Análisis de sensibilidad (electricidad exportada vs costos iniciales). Fuente: RETScreen. ............. 101
Fig. 57. Flujo de caja. Fuente: RETScreen. ................................................................................................... 103
Fig. 58. Flujo de caja. Fuente: RETScreen. ................................................................................................... 103
Fig. 59. Análisis de sensibilidad (tarifa de electricidad vs costos iniciales). Fuente: RETScreen. ................ 104
Fig. 60. Análisis de sensibilidad (O y P vs costos iniciales). Fuente: RETScreen. ....................................... 104
Fig. 61. Análisis de sensibilidad (electricidad exportada vs costos iniciales). Fuente: RETScreen. ............. 104
Fig. 62. Configuración de elementos en ForgeSolar. Fuente: Forgesolar ...................................................... 104
Fig. 63. Ocurrencia anual de reflejos proyectados sobre observador en ATCT. Fuente: Forgesolar ........... 106
Fig. 64. Duración diaria del deslumbramiento. Fuente: Forgesolar............................................................... 106
Fig. 65. Reflejo proyectado sobre los paneles solares. Fuente: autores ......................................................... 107
Fig. 66. Configuración de elementos en ForgeSolar. Fuente: Forgesolar. ..................................................... 108

Diseño y evaluación de un sistema solar fotovoltaico para el aeropuerto José María Córdova

Lista de tablas

Tabla 1. Características del sistema solar fotovoltaico del aeropuerto de Cochin ............................................ 17
Tabla 2. Características del sistema solar fotovoltaico del aeropuerto internacional de Indianápolis. ............. 18
Tabla 3. Características del sistema solar fotovoltaico del aeropuerto Lakeland Linder .................................. 19
Tabla 4. Leyes relacionadas con el sector eléctrico y las FNCER. ................................................................... 22
Tabla 5. Decretos relacionados con la implementación de FNCER. ................................................................ 27
Tabla 6. Resoluciones relacionadas con la implementación de FNCER .......................................................... 30
Tabla 7. Otras disposiciones relacionadas con aplicaciones de la energía solar fotovoltaica. .......................... 37
Tabla 8. Estadísticas de tráfico aérea para El Dorado y SKRG. ....................................................................... 38
Tabla 9. Actualizaciones y mejoras al aeropuerto José María Córdova ........................................................... 41
Tabla 10. Código de colores de RETScreen Expert. ........................................................................................ 57
Tabla 11. soluciones de mitigación ante potenciales riesgos. ........................................................................... 70
Tabla 12. Coordenadas geográficas SKRG. ..................................................................................................... 71
Tabla 13. Radiación solar diaria horizontal ...................................................................................................... 75
Tabla 14. Cuadro de cargas a 120 V en AC ..................................................................................................... 76
Tabla 15. Potencia instalada y energía diaria total consumida ......................................................................... 76
Tabla 16. Características de equipos con que dispone la Aerocivil. ................................................................. 77
Tabla 17. Temperatura mínima, media y promedio.......................................................................................... 78
Tabla 18. Correcciones por temperatura mínima media y máxima .................................................................. 79
Tabla 19. Resumen de los datos obtenidos para hallar la cantidad total de módulos ....................................... 80
Tabla 20. Configuración de los paneles por inversor ....................................................................................... 81
Tabla 21. Valores de VG en función de la configuración establecida para el sistema híbrido ......................... 81
Tabla 22. Valores de IG en función de la configuración establecida para el sistema híbrido .......................... 81
Tabla 23.Cantidad total de paneles e inversores requeridos para el sistema hibrido ........................................ 82
Tabla 24. Calibre del tramo comprendido entre el generador e inversor. ......................................................... 84
Tabla 25. Calibre del tramo comprendido entre el inversor y las cargas. ......................................................... 85
Tabla 26. Consumo mensual estimado para las cargas de iluminación del edificio administrativo ................. 87
Tabla 27. Dimensionamiento generador solar fotovoltaico .............................................................................. 87
Tabla 28. Especificaciones técnicas inversor referencia Fronius Symo 10.0-3 208-240 .................................. 88
Tabla 29. Configuración constituida por 3 ramas en paralelo de 12 módulos en serie cada una por inversor. 89
Tabla 30. Valores de VG en función de la configuración establecida para el sistema interconectado ............. 89
Tabla 31. Valores de IG en función de la configuración establecida para el sistema interconectado .............. 89
Tabla 32. Cantidad total de paneles e inversores requeridos para el sistema interconectado ........................... 90
Tabla 33. Calibre del tramo comprendido entre el generador e inversor. ......................................................... 90
Tabla 34. Calibre del tramo comprendido entre el inversor y las cargas. ......................................................... 91
Tabla 35. selección de ubicaciones con base en distancia a las cargas. ............................................................ 93
Tabla 36. Ubicaciones recomendadas para los sistemas. .................................................................................. 95
Tabla 37. Parámetros iniciales para análisis en RETScreen, caso sistema interconectado. ..............................
98
Tabla 38. Costos iniciales estimados del proyecto, caso sistema interconectado. ............................................ 99
Tabla 39. Resultados de análisis realizado en RETScreen, caso sistema interconectado ................................. 99
Tabla 40. Parámetros iniciales para análisis en RETScreen, caso sistema híbrido. ........................................ 101
Tabla 41. Costos iniciales estimados del proyecto, caso sistema híbrido. ...................................................... 102
Tabla 42. Resultados de análisis realizado en RETScreen, caso sistema interconectado ............................... 102
Tabla 43. Configuración avanzada para ejecución de análisis en ForgeSolar ................................................ 105
Tabla 44. Resultados generales de análisis de deslumbramiento sobre sistema interconectado. .................... 107
Tabla 45. Configuración avanzada para ejecución de análisis en ForgeSolar ................................................ 108
Tabla 46. Resultados generales de análisis de deslumbramiento sobre sistema híbrido. ................................ 109
Tabla 47. Aeropuertos con sistemas fotovoltaicos en el mundo. .................................................................... 118
Diseño y evaluación de un sistema solar fotovoltaico para el aeropuerto José María Córdova

Tabla 48. Radiación solar de aeropuertos en concesión ................................................................................. 121
Tabla 49. Radiación solar en aeropuertos administrados por la UAEAC ....................................................... 121

Diseño y evaluación de un sistema solar fotovoltaico para el aeropuerto José María Córdova

1. Introducción

La fuentes no convencionales de energía renovable han venido tomando un gran protagonismo en los últimos
años, esto se da especialmente por la necesidad de reducir el uso de fuentes convencionales de generación y los
impactos negativos que traen al medio ambiente [1], dentro de este tipo de tecnologías la de mayor crecimiento
es la solar fotovoltaica, entre otras cosas por convertirse en una de las alternativas más viables técnica y
financieramente en la energización de zonas aisladas y no interconectadas [2], en donde la carencia de este
servicio lleva incluso a afectar la calidad de vida, y a restringir el acceso a la educación y la salud [3]. Las
grandes áreas libres en los aeropuertos podrían ser idóneas para la instalación de estos sistemas, investigaciones
han encontrado que en países como Estados Unidos el potencial solar fotovoltaico aprovechable en terrenos
inactivos de aeropuertos es de 116.704 MW [4], con ello se podría llegar a suplir total o parcialmente la demanda
eléctrica, que, en infraestructuras sociales, como los aeropuertos, representan importantes centros de consumo
energético [5]. La inclusión de cualquier tipo de mecanismo externo a la actividad aérea, como los son los
sistemas fotovoltaicos, requiere de una evaluación minuciosa para evitar y mitigar los riesgos que estos puedan
traer a la normal operación; el deslumbramiento y la posible invasión del espacio aéreo son los de mayor
preocupación [6], [7].
En este trabajo se realiza una revisión de los principales aeropuertos alrededor del mundo, que han visto en la
energía solar una alternativa viable para su instalación, además se realiza una búsqueda normativa que permita
establecer los criterios técnicos y las herramientas utilizadas por parte de autoridades civiles de países con un
alto grado de penetración de estas tecnologías en zonas aeroportuarias, se proponen dos tipos de sistemas
(híbrido e interconectado), para cada uno de ellos se realiza el dimensionamiento con base en equipos ya
existentes de un proyecto llevado a cabo en el 2015, para evaluar la factibilidad del diseño propuesto se
utilizarán diversas herramientas de evaluación, como RETScreen® y Forgesolar® desarrolladas por el
gobierno de Canadá y de Estados Unidos, respectivamente. El diseño y análisis anteriormente descrito
mostrarán la mejor alternativa a implementar, además de situar en una ubicación óptima los posibles sistemas
que vayan a ser implementados en el aeropuerto, por último, se realiza un diseño en 3D del sistema en la zona
seleccionada que muestre de forma más cercana su ubicación real para que por medio de esto se pueda evaluar
por la entidad la ejecución del proyecto; todos los resultados obtenidos en el desarrollo del presente trabajo
fueron socializados con la comunidad del Centro de Estudios Aeronáuticos y los resultados del mismo se
enmarcan dentro de la concepción de aeropuertos sostenibles en el país como línea investigativa del Centro de
Estudios Aeronáuticos.

Diseño y evaluación de un sistema solar fotovoltaico para el aeropuerto José María Córdova

2. Objetivos de la pasantía

2.1 Objetivo general
 Realizar el diseño de un sistema solar fotovoltaico para la iluminación de áreas técnicas y
administrativas de un edificio de la Aerocivil en el aeropuerto José María Córdova.
2.2 Objetivos específicos

 Realizar una investigación bibliográfica enfocada en la implementación de energía solar fotovoltaica
en aeropuertos alrededor del mundo.

 Determinar la energía requerida por la totalidad de las cargas de iluminación en el edificio objeto de
estudio.

 Estudiar el potencial solar en el área de ubicación del Aeropuerto José María Córdova, con ayuda de
datos meteorológicos del IDEAM, Aerocivil y otras fuentes de información.

 Realizar el dimensionamiento del sistema solar fotovoltaico con base en los requerimientos energéticos
y del recurso solar de la zona.

 Validar el diseño del sistema y su ubicación mediante software de gestión de energías limpias
(RETScreen®) y de deslumbramiento (ForgeSolar®).

Diseño y evaluación de un sistema solar fotovoltaico para el aeropuerto José María Córdova

3. Descripción de los resultados
Con la realización del trabajo de grado en la Unidad Administrativa Especial de la Aeronáutica Civil (UAEAC)
se obtuvieron los resultados que se detallan a continuación:
 Se realizó una revisión bibliográfica la cual incluye las principales investigaciones en aeropuertos
sostenibles, sistemas fotovoltaicos en infraestructuras aeroportuarias, normatividad aeronáutica y
energética, esto permitió realizar un proyecto conociendo a detalle la experiencia que han tenido
grandes aeropuertos y los planes ejecutados para que sean económicamente viables tras la
incorporación de estos sistemas.

 Se identificaron los principales riesgos que se deben tener bajo consideración para la instalación de
sistemas de energía alternativa en aeropuertos, haciendo principal énfasis en el caso de la energía solar
fotovoltaica, así mismo, se evaluaron los requerimientos que siguen autoridades aeronáuticas para
certificar este tipo de sistemas y las herramientas más utilizadas para estos análisis.

 Se realizó una estimación de la demanda eléctrica con base en información suministrada por la entidad,
así mismo, se realizaron recomendaciones para la utilización de tecnologías más eficientes y que vayan
en pro de la sostenibilidad ambiental como política del aeropuerto.

 Se contemplaron dos posibilidades de sistemas fotovoltaicos (híbrido e interconectado a la red) para
cada uno de ellos se realizó un dimensionamiento de forma detallada, se partió de la necesidad de la
Aerocivil de reutilizar una serie de equipos adquiridos en el 2015 como parte de un proyecto piloto en
el aeropuerto Enrique Olaya Herrera.

 Mediante el software de gestión de energía limpias (RETScreen)
se realizó un estudio de viabilidad
técnico, económico y ambiental, con el propósito de mostrar un informe técnico a la entidad que
permita visualizar su factibilidad y beneficios que traería a la misma, así como los posibles retos.

 Mediante la herramienta Forgesolar® se realizó un estudio de deslumbramiento para las zonas
recomendadas, esto permitió evaluar los riesgos a los que pueden estar expuestos los controladores
aéreos y los pilotos, este tipo de análisis realizado es válido en muchas organizaciones aeronáuticas,
como Administración Federal de Aviación (FAA por sus siglas en inglés).

 Se realizaron los diferentes procesos para la creación y ejecución del proyecto de investigación titulado
“Diseño de un sistema solar fotovoltaico con posibilidad de trabajar en isla para el aeropuerto José
María Córdova de Rionegro” el cuál fue aprobado por el consejo académico del Centro de Estudios
Aeronáuticos el día primero de junio del año 2018.

 En el desarrollo del proyecto se realizaron y estructuraron dos artículos de investigación con
posibilidad de ser publicados a mediano plazo en revistas indexadas, además de abrir la posibilidad de
participar en ponencias, seminarios o congresos de la rama aeronáutica, eléctrica o ambiental.

 Se mostraron los diferentes resultados obtenidos a la comunidad del Centro de Estudios Aeronáuticos,
lo cual permitió acercar a las personas con este tipo de tecnologías, además se publicó un artículo en
el portal informativo de la institución (PANACEA), lo que permitió darle visibilidad al trabajo
realizado.

 El diseño y evaluación ejecutado hará parte de los insumos de la Aeronáutica Civil regional Antioquia
para los procesos de contratación y ejecución del proyecto de energías alternativas contemplado, lo
que marca una importante relación entre la investigación en función de las necesidades reales del sector
y la entidad.
Diseño y evaluación de un sistema solar fotovoltaico para el aeropuerto José María Córdova

4. Revisión bibliográfica
4.1 Marco teórico

Generalidad de energía solar fotovoltaica

La energía solar fotovoltaica es la forma más utilizadas y de mayor auge en la actualidad, esto se debe a que es
una fuente de energía renovable que aprovecha directamente la radiación solar para la generación de energía
eléctrica, lo que la hace aprovechable en muchas zonas del mundo en donde las energías convencionales son de
difícil acceso, como en el caso de Colombia en aquellas Zonas No Interconectas [8], también es considerada
una alternativa viable para la diversificación de la matriz energética, en donde otros recursos como el agua
predominan y bajo ciertos escenarios de escases, como el fenómeno del niño, puede llevar a desabastecimiento
energético [9].
4.1.1.1 El sol y la radiación solar

La radiación solar es la energía emitida por el Sol, que se propaga en todas las direcciones a través del espacio
mediante ondas electromagnéticas, es ocasionada por los fenómenos de fusión que se dan al interior del núcleo
solar, allí los gases se mueven a grandes velocidades ocasionando colisiones, consumiendo la masa misma y
desprendiendo inmensas cantidades de energía. Esa energía es el motor que determina la dinámica de los
procesos atmosféricos, el clima y la vida humana como se conoce [10].

La radiación solar al pasar por la atmosfera sufre un proceso de debilitamiento por la dispersión, reflexión
(nubes) y absorción (moléculas de gases y partículas en suspensión), por ello pueden distinguir diferentes clases
de radiación sola, estas son:

Radiación solar directa

Aquella que llega a la tierra sin verse afecta por las distintas capas de gases de la columna atmosférica, por lo
cual no sufre cambio alguno en su dirección.

Radiación solar reflejada

Aquella que es producto de la interacción con los componentes atmosféricos, reflejada o absorbida por nubes,
polvo atmosférico, montañas, arboles, edificios, etc. como consecuencia de esto la radiación difusa va en todas
direcciones. Las superficies horizontales son las que mayormente reciben esta clase de radiación ya que ven
toda la bóveda celeste [11].

Radiación solar difusa

Aquella que procede de la reflexión de la irradiancia directa en los elementos del entorno o superficie terrestre.
Esta cantidad de radiación depende del coeficiente de reflexión de la superficie, llamado albedo. Las superficies
verticales son las que más radiación de esta clase reciben. La figura 1 muestra de forma gráfica las clases de
radiación solar.

Diseño y evaluación de un sistema solar fotovoltaico para el aeropuerto José María Córdova

Fig. 1. Clases de radiación solar. Fuente: autores.

4.1.1.2 Sistemas fotovoltaicos

Un sistema fotovoltaico es un conjunto de elementos interconectados entre sí, que aprovechan la energía
producida por el sol para ser convertida en energía eléctrica, estos elementos pueden ser: módulos, reguladores,
baterías, inversores y convertidores. Con base en la interconexión a la red de estos sistemas, se pueden clasificar
en autónomos o aislados, interconectados e interconectados con almacenamiento (de ahora en adelante híbrido).
Dada la naturaleza del trabajo, a continuación, se realiza una breve descripción de los principales componentes
y los sistemas interconectados a la red.
4.1.1.3 Componentes sistema fotovoltaico

Módulos fotovoltaicos
La transformación de energía solar en energía eléctrica se realiza mediante los módulos fotovoltaicos, ellos
están compuestos por un conjunto de celdas fotovoltaicas protegidas por un marco de vidrio y aluminio
anodizado. La celda fotovoltaica es el componente que capta la energía contenida en la radiación solar y la
transforma en una corriente eléctrica, estas son hechas principalmente de un grupo de minerales
semiconductores, donde el silicio es el más usado. El marco de vidrio y aluminio tienen la función principal de
soportar mecánicamente las celdas además de protegerlas de la intemperie [12].
Reguladores
Este es un dispositivo electrónico, que controla tanto el flujo de la corriente de carga proveniente de los módulos
hacia la batería, como el flujo de la corriente de descarga que va desde la batería hacia las lámparas y demás
aparatos que utilizan electricidad. Si la batería ya está cargada, el regulador interrumpe el paso de corriente de
los módulos hacia ésta y si ella ha alcanzado su nivel máximo de descarga, el regulador interrumpe el paso de
corriente desde la batería hacia las lámparas y demás cargas [12].
Inversores
Un inversor es un dispositivo electrónico que permite transformar una señal de tipo continua en una señal
alterna, esta puede ser de tipo sinusoidal pura aplicado en sistemas conectados directamente a la red; sinusoidal
modificada o de onda cuadrada con aplicación en sistemas autónomos [13].

Diseño y evaluación de un sistema solar fotovoltaico para el aeropuerto José María Córdova

Baterías
Son dispositivos que permiten almacenar energía de forma electroquímica, en los sistemas fotovoltaicos se
utiliza generalmente como sistema de almacenamiento energético, debido al desplazamiento que puede existir
entre los periodos de generación (durante el día) y los periodos de consumo (como en la noche), permitiendo la
operación de las cargar cuando el generador fotovoltaico por sí mismo no puede generar la potencia suficiente
para abastecer el consumo, no obstante también se pueden utilizar para otros cometidos tales como
estabilizadores de voltaje o corriente y para suministrar picos de corriente (como el arranque de motores) [14].
Sistema interconectado
Es un sistema el cual permite seguir conectado a la red. Una de las principales ventajas en este tipo de sistema
es que toda la energía requerida por la instalación no tiene que ser generada. Son ideales para generar un
autoconsumo, ya que su función es de suplencia; toman o entregan energía a la red dependiendo de la demanda
de carga [11].
Sistema híbrido
Este tipo de sistema se conecta directamente a la red, sin embargo, se tiene un sistema de almacenamiento de
respaldo. Al momento de generar de electricidad mediante los paneles solares se empieza a cargar el banco de
baterías almacenando la capacidad calculada de energía, el remanente o energía extra producida por el sistema
es entregada a la red pública, teniendo así un mayor costo beneficio dado que el respaldo de energía almacenado
en las baterías puede ser utilizado en horas de la noche en iluminación o cualquier otra actividad, por lo tanto
el suministro energético por parte de la red pública se reduce considerablemente [15].
4.2 Antecedentes

En los últimos 6 años se han instalado más de 100 sistemas fotovoltaicos alrededor del mundo alcanzado una
potencia instalada de cerca de 400 MW [16], Estados Unidos es uno de los países con más sistemas instalados
en zonas aeroportuarias y adyacentes, Europa y Asia también cuentan con un gran número de estas
instalaciones; en América los más representativos son el aeropuerto de Galápagos y el aeropuerto Internacional
de Carrasco en Uruguay, en la figura 2 se muestran los aeropuertos más representativos con sistemas PV. (véase
el anexo 1 para ver la lista completa).

Fig. 2. Aeropuertos con sistemas fotovoltaicos en el mundo. Fuente: autores.
Diseño y evaluación de un sistema solar fotovoltaico para el aeropuerto José María Córdova

Aeropuerto de Cochin (CIAL)
El aeropuerto Internacional de Cochin (CIAL) en la India es reconocido a nivel mundial por ser el primero en
generar toda su energía eléctrica a través de sistemas fotovoltaicos, está ubicado a 28 km de Cochin y sirve a
esta misma ciudad en el estado de Kerala. Entre el abril de 2017 y febrero de 2018 movilizó a 9’231.080
pasajeros y cerca de 90 mil toneladas de carga, convirtiéndose así en el séptimo más activo de la India [17].
El CIAL empezó entrar en los sistemas fotovoltaicos en el año 2013 con la instalación y entrada en
funcionamiento de la primera planta solar del estado de Kerala, con 1,1MW. Para agosto de 2015 se inauguró
una nueva planta de 12MWp que consta de 46.150 paneles solares fijados en 18,2 hectáreas cerca al complejo
de carga [18].

Tabla 1. Características del sistema solar fotovoltaico del aeropuerto de Cochin
Características del sistema fotovoltaico
Tipo de módulos Policristalinos
Número de módulos fotovoltaicos 46150
Potencia del módulo 260Wp
Número de módulos en serie 25
Angulo de inclinación 10° (Fijo)
Número de inversores 10
Número de transformadores 5
Fuente: autores.

Fig. 3. Planta solar en el Aeropuerto Internacional de Cochin. Fuente: autores.

Tras realizar un monitoreo entre septiembre de 2015 a agosto de 2016 a la planta solar de 12MW del CIAL,
encuentran que la generación para este periodo fue de 17.611 MWh de electricidad, además se encuentra una
relación de rendimiento del 86,58% y un factor de utilización de 20,12% por lo que concluyen que es una
práctica que ideada de forma correcta representa una importante alternativa de sostenibilidad ambiental a
implementar en otros aeropuertos de la India [18].

Aeropuerto de Indianápolis
El aeropuerto internacional de Indianápolis atendió a 4’216.766 pasajeros en el 2016 y fue el Número 45 por
movimiento de pasajeros, además de su importante participación en el transporte aéreo estadounidense también
es reconocido por tener granja la solar más grande en un aeropuerto, allí se produce la energía necesaria para
alimentar a más de 6000 hogares de consumo promedio. Como se muestra en la figura 4, el proyecto constó de
Diseño y evaluación de un sistema solar fotovoltaico para el aeropuerto José María Córdova

2 fases, la primera de ellas en el 2013 y la segunda a finales de 2014 con un costo cercano a los $ 70 millones
y que cubre un área de 66,7 ha [19].

Fig. 4. Planta solar fotovoltaico en Aeropuerto Internacional de Indianápolis. Fuente: autores.

La realización de este proyecto contó con una asociación público-privada que incluye la Autoridad del
Aeropuerto de Indianápolis (IAA), la ciudad de Indianápolis y las compañías privadas General Energy
Solutions Inc (GES), Telamon Corporation, Johnson Melloh Solutions e Indianápolis Power & Light Company,
esta última inyecta la energía producida a la red eléctrica local [19].
Tabla 2. Características del sistema solar fotovoltaico del aeropuerto internacional de Indianápolis.
Características del sistema fotovoltaico
Tipo de módulos Policristalinos
Número de módulos fotovoltaicos 76.228
Potencia del módulo 290Wp
Costo total del proyecto 55-65 millones
Fuente: autores.
Aeropuerto Regional Lakeland Linder
El aeropuerto Regional de Lakeland Linder está ubicado a 8 km de la ciudad de Lakeland en el condado de Polk
en el estado de Florida, allí se alberga una de las más grandes granjas solares en un aeropuerto, con 17 ha
ocupadas por un tercero de carácter privado (SunEdison), el aeropuerto recibe una compensación o arriendo
anual y se compromete además de comprar la energía que se genera y que llega a través de la compañía eléctrica
de Lakeland, en este compromiso se fijó un precio de compra para cada una de las fases del proyecto, a pesar
de que este precio es 33% mayor que el comercial esto se compensa con los ingresos de arriendo del que hace
uso la compañía generadora [19].

Diseño y evaluación de un sistema solar fotovoltaico para el aeropuerto José María Córdova

Fig. 5. Planta solar fotovoltaica en Aeropuerto Regional de Lakeland Linder. Fuente: autores.

Tabla 3. Características del sistema solar fotovoltaico del aeropuerto Lakeland Linder
Número de módulos fotovoltaicos 76228
Potencia del módulo 290Wp
Costo total del proyecto 55-65 millones
Fuente: autores.
Aeropuerto de Alice Springs
El aeropuerto australiano de Alice Springs para el 2015 movilizó cerca de 600 mil pasajeros anuales, en
Australia es reconocido por su innovador proyecto de energía solar fotovoltaica, dada su ubicación desértica se
tienen un gran potencial aprovechable, con cerca de 10 horas de sol con al menos 350 días sin nubes al año,
esto representó la instalación de una primera planta en el 2010 de 235kW (figura 6), en el 2014 se realiza una
expansión de $1,9 millones para completar la primera fase, implementar un mejoramiento de la eficiencia
energética e instalar una segunda planta fotovoltaica de 325kW con 966 paneles instalados sobre los
estacionamientos, lo que sirve de doble propósito al generar la sombra de 98 automóviles. Este proyecto llega
a compensar más de 890 toneladas de carbono [20].

Diseño y evaluación de un sistema solar fotovoltaico para el aeropuerto José María Córdova

Fig. 6. Planta solar fotovoltaica en aeropuerto Alice Springs. Fuente: [20]

Aeropuerto Adelaida
El aeropuerto de Adelaida (AAL) es en Australia uno de los de mayor crecimiento con un movimiento de cerca
de 8 millones de pasajeros por año, en cuanto a políticas de sostenibilidad el aeropuerto se ha comprometido
con la reducción continua de las emisiones de carbono y a la acreditación de carbono cero del programa del
Consejo Internacional de Aeropuertos (ACI), en donde fue el primero en obtenerla en este país, dentro del plan
de gestión de carbono emitido en el 2014 se contempló la instalación de una planta fotovoltaica que fue
culminada en marzo de 2016, esta instalación cuenta con una capacidad instalada de 1,17 MW y 4500 paneles
solares distribuidos sobre el techo de la terminal, tal como se muestra en la figura 7. El sistema genera alrededor
del 8,5% del total de energía eléctrica del AAL y la reducción de carbono es de 915 toneladas de CO2, los
requerimientos de AAL para elegir
la empresa encargada de la instalación se basaron en su reputación, además
de compromisos de adquirir 70% de contratistas y mano de obra local y de ofrecer capacitación a estudiantes
del TAFE NSW (principal proveedor de educación y formación profesional en Australia), bajo este modelo el
costo total de proyecto fue de $2,45 millones o de $1,67 kWh con una tasa interna de retorno de 13,1% lo que
la hace aceptable para un proyecto de este tipo y un periodo de amortización de 8 años [21].

Fig. 7. Planta solar fotovoltaica en Aeropuerto Adelaida. Fuente: autores a partir de [21].
Diseño y evaluación de un sistema solar fotovoltaico para el aeropuerto José María Córdova

Aeropuertos colombianos y la energía solar fotovoltaica
Instalación solar fotovoltaica en el aeropuerto Olaya Herrera
En el año 2015, en el aeropuerto Olaya Herrera de la ciudad de Medellín se llevó a cabo un proyecto piloto que
tenía por objeto la instalación de un sistema solar fotovoltaico, cuya finalidad era generar la energía requerida
por unos determinados equipos aeronáuticos necesarios para la operación de la navegación aérea [11]. Al cabo
de analizar el comportamiento y rendimiento de la instalación solar fotovoltaica propuesta, se determinaría si
estos sistemas son propicios para este tipo de aplicaciones, en la figura 8 se observa el panel solar que se instaló
sobre el techo de uno de los edificios del aeropuerto.

Fig. 8. Panel solar instalado en aeropuerto Enrique Olaya Herrera. Fuente: autores.
En cuanto a otros trabajos investigativos en el país se ha encontrado que la información es muy limitada,
Blandón Tenjo en [22] propone un sistema fotovoltaico para la generación de energía solar fotovoltaica para la
alimentación del aeropuerto de Palonegro en Bucaramanga, allí se concluye que la opción más viable para
instalar paneles es sobre el techo. Otras investigaciones del orden aeronáutico se han venido desarrollando, en
[11] las autoras presentan la metodología para el aprovechamiento de energía solar fotovoltaico en estaciones
aeronáuticas en el país y se realiza un caso estudio en particular para la estación aeronáutica Araracuara.
4.3 Marco normativo
Con base en el último informe emitido por la REN 21 (la red de políticas de energía renovable para el siglo
XXI). En el año 2015, las energías renovables suplieron aproximadamente el 19.3% de las necesidades
energéticas globales. Para el año 2016, un número cada vez mayor de países, tales como: Chile, China, India y
México continuaron incursionando en la implementación de energías renovables convirtiendo a estas en una
economía emergente que paulatinamente ha venido transformando la forma en la que se concibe a la industria
energética [23]. La investigación y perfeccionamiento de este tipo de tecnologías a través del tiempo ha
conllevado a que estas sean de menor costo, más eficientes y por tanto más asequibles y provechosas. El
panorama anteriormente descrito, prueba que la implementación de tecnologías de tipo renovable se encuentra
cada vez más en tendencia, en concordancia a ello, en países donde existe una importante participación de este
tipo de tecnologías se halla un robusto marco regulatorio que a su vez permite percibir a estas como una
estrategia de sostenibilidad y competitividad nacional [24]. Colombia cuenta con una amplia legislación para
el sector eléctrico y un extenso marco normativo que establece lineamientos para la implementación de Fuentes
Diseño y evaluación de un sistema solar fotovoltaico para el aeropuerto José María Córdova

No Convencionales de Energía Renovable (FNCR), a continuación, en la tabla 4, 5 y 6 se describen las leyes,
decretos y resoluciones más relevantes.

Tabla 4. Leyes relacionadas con el sector eléctrico y las FNCER.
No. Año Ley Descripción
142 1994 "Por la cual se establece el régimen de
los servicios públicos domiciliarios y
se dictan otras disposiciones"
La ley de servicios públicos (ley 142 de 1994) y la
ley eléctrica (ley 143 de 1994), fijaron los
lineamientos generales para la prestación del
servicio público domiciliario de energía eléctrica y
el marco legal para el desarrollo de la regulación
sectorial por parte de la Comisión de Regulación de
Energía y Gas (CREG).
143 1994 “Por la cual se establece el régimen
para la generación, interconexión,
trasmisión, distribución, y
comercialización de electricidad en el
territorio nacional, se conceden unas
autorizaciones y se dictan otras
disposiciones en materia energética.”
629 1997 “Por medio de la cual se aprueba el
Protocolo de Kioto de la Convención
Marco de las Naciones Unidas sobre el
Cambio Climático”
En 1997 con la adopción del protocolo de Kioto.
Colombia consolido su compromiso con la
reducción de las emisiones de gases de efecto
invernadero. Consolidando dicha responsabilidad
adquirida con la creación de la ley 629 de 2000.

Es tras la adopción del acuerdo, que por primera
vez la legislación en Colombia acuña el termino de
energías renovables. Para el cumplimiento de los
compromisos adquiridos en el protocolo de Kioto,
la ley 629 refiere lo siguiente en materia de empleo
de energías renovables y eficiencia energética:

 Art 2. Fracción I: fomento de la eficiencia
energética en los sectores pertinentes de la
economía nacional.

 Art 2. Fracción IV: investigación, promoción,
desarrollo y aumento del uso de formas nuevas
y renovables de energía, de tecnologías de
secuestro del dióxido de carbono y de
tecnologías avanzadas y novedosas que sean
ecológicamente racionales.
Diseño y evaluación de un sistema solar fotovoltaico para el aeropuerto José María Córdova

697 2001 “Mediante la cual se fomenta el uso
racional y eficiente de la energía, se
promueve la utilización de energías
alternativas y se dictan otras
disposiciones”
La ley 697 declara “el uso racional y eficiente de la
energía (URE) como un asunto de interés social,
público y de conveniencia nacional, fundamental
para asegurar el abastecimiento energético pleno y
oportuno, la competitividad de la economía
colombiana, la protección al consumidor y la
promoción del uso de energías no convencionales
de manera sostenible con el medio ambiente y los
recursos naturales”. Adicional a ello, es creado el
programa de uso racional y eficiente de la energía
y demás formas de energía no convencionales
(PROURE), del cual se puntualiza lo siguiente, con
base en la ley descrita:

 Art 4. párrafo 1: Promover y asesorar los
proyectos URE, presentados por personas
naturales o jurídicas de derecho público o
privado, de acuerdo con los lineamientos del
programa de Uso Racional y Eficiente de la
Energía y demás formas de energía no
convencionales (PROURE), estudiando la
viabilidad económica, financiera, tecnológica
y ambiental.

 Art 4. Párrafo 2: Promover el uso de energías
no convencionales dentro del programa de Uso
Racional y Eficiente de la Energía y demás
formas de Energía no Convencionales
(PROURE), estudiando la viabilidad
tecnológica, ambiental y económica.

 Art 5: Creación de PROURE. Créase el
Programa de Uso Racional y eficiente de la
energía y demás formas de energía no
convencionales "PROURE", que diseñará el
Ministerio de Minas y Energía, cuyo objeto es
aplicar gradualmente programas para que toda
la cadena energética, esté cumpliendo
permanentemente con los niveles mínimos de
eficiencia energética y sin perjuicio de lo
dispuesto en la normatividad vigente sobre
medio ambiente y los recursos naturales
renovables.

1665 2013 “Por medio de la cual se aprueba el
Estatuto de la agencia Internacional de
Energías Renovables (IRENA)”

Colombia e IRENA

respectivo efectuada en el año 2010 [25], y es hasta
finales del 2013, que el gobierna promulga y
aprueba de manera legal el estatuto de la agencia
Internacional de energías renovables (IRENA por
sus siglas en inglés) [26], por medio de la ley 1665,
en conformidad a esta, el estado se compromete a
desarrollar mecanismos en aras de promover la
implementación y uso generalizado de las energías
renovables con el objeto de lograr un desarrollo
sostenible[27].

la aprobación de esta compromete al estado a
promover el desarrollo de políticas para la
implementación y uso generalizado de las energías
renovables

con la ratificación de este estatuto el estado se
compromete con el desarrollo de políticas para la
implementación y uso generalizado de las energías
renovables en el país. Este estatuto es adoptado con
el fin de gestar alternativas que vayan en aras del
desarrollo sostenible.

Colombia e IRENA – Ley 1665 de 2013

En el mes de enero del año 2009 por iniciativa
alemana, y con el respaldo de países tales como
España, y Dinamarca es creada la Agencia
Internacional de Energías Renovables (IRENA),
con el propósito de promover las energías
renovables en todo el mundo brindando asesoría y
logística a los países miembros. El ingreso de
Colombia a esta, se ratificó con la firma del acuerdo
respectivo efectuada en el año 2010 [25]. Es hasta
finales del 2013, que el gobierno promulga y
aprueba de manera legal el estatuto de la agencia
Internacional de energías renovables (IRENA por
sus siglas en inglés) [26] por medio de la ley 1665,
en conformidad a esta, el estado se compromete a
desarrollar mecanismos en aras de promover la
implementación y uso generalizado de las energías
renovables con el objeto de lograr un desarrollo
sostenible. En suma, con base en los compromisos
previamente adquiridos en materia de medio
ambiente desde la ley 629 del 2000 en la cual se
aprueba el protocolo de Kioto, la participación de
Colombia en la IRENA tiene por finalidad
establecer alianzas internacionales orientadas a
fomentar proyectos que tengan por objeto
minimizar los agentes contaminantes y es allí
donde las energías alternativas (bioenergía, eólica,
fotovoltaica e hidroeléctrica) juegan un papel
crucial.

Diseño y evaluación de un sistema solar fotovoltaico para el aeropuerto José María Córdova

1715 2014 “Por medio de la cual se regula la
integración de las energías renovables
no convencionales al Sistema
Energético Nacional.”
La ley 1715 supone un hito en materia de
regulación para la implementación de energías no
convencionales de energía, en especial las de
carácter renovable, tal y como se establece en su
artículo 1: “La presente ley tiene por objeto
promover el desarrollo y la utilización de las
fuentes no convencionales de energía,
principalmente aquellas de carácter renovable, en el
sistema energético Nacional, mediante su
integración al mercado eléctrico, su participación
en las zonas no interconectadas y en otros uso
energéticos como medio necesario para el
desarrollo económico sostenible, la reducción de
emisiones de gases de efecto invernadero y la
seguridad del abastecimiento energético . Con los
mismos propósitos se busca promover la gestión
eficiente de la energía, que comprende tanto la
eficiencia energética como la respuesta de la
demanda.”. Del aludido articulo cabe destacar, que
la respectiva ley representa el marco por el cual el
país se encamina al empleo de fuentes no
convencionales de energía renovable. Un país con
regulación claramente establecida en materia de
energías alternativas es un país comprometido con
el medio ambiente y el desarrollo económico
sostenible. Un aspecto de relevancia de la proferida
ley es el hecho de que esta fomenta la integración
de este tipo de fuentes de energía al mercado
eléctrico, no solo desde la perspectiva de la oferta,
sino también de la demanda.
Disposiciones
Con el propósito de fomentar la inversión, la
investigación y el desarrollo de las energías
renovables no convencionales la ley 1715
dictamina las siguientes disposiciones:
 La autorización a los autogeneradores a
pequeña y gran escala a entregar sus
excedentes a la red de distribución y/o
transporte.
 La autorización del uso de sistemas de
medición bidireccional y mecanismos
simplificados de conexión y entrega de
excedentes a los autogeneradores a pequeña
escala.
 La venta de energía por parte de generadores
distribuidos, entre otros.
Es también objeto de la ley 1715 establecer
incentivos de tipo arancelarios, tributarios o
contables y demás mecanismo con el fin de
estimular la inversión, la investigación y el
Diseño y evaluación de un sistema solar fotovoltaico para el aeropuerto José María Córdova

desarrollo de las fuentes de energía no
convencionales de energía renovable. Con el
propósito de que emprendedores y empresarios se
decidan a apostar por proyectos que conlleven la
utilización de este tipo de fuentes, los cuatro
incentivos que promulga esta ley son:
 Artículo 11. Deducción especial en el impuesto
sobre la renta: Aquellos que se encuentren
obligados a declarar renta y que lleven a cabo
inversión en proyectos con el objeto de
fomentar la investigación y desarrollo de la
producción y utilización de energía a partir de
FNCE y gestión eficiente de la energía, tendrán
derecho a deducir de su renta anualmente, por
los 5 años siguientes al año en que se haya
efectuado la inversión, hasta el 50% del valor
total de la inversión realizada.
 Artículo 12. Incentivo tributario IVA: Con el
fin de fomentar el empleo de fuentes no
convencionales de energía renovable. Se
efectuará la exclusión del IVA a todos los
equipos, maquinaria y servicios nacionales o
importados que se encuentren destinados a la
preinversión o inversión, para la producción y
utilización de energía procedente de FNCE.
Este tipo de incentivos resultan atractivos para
aquellos inversionistas que deseen llevar a
cabo proyectos que impliquen el empleo de
energías limpias puesto que dichos incentivos
generan un ahorro en los costos iniciales,
mejorando así la competitividad de este tipo de
proyectos en términos de tecnología.
 Artículo 13. Incentivo arancelario: Gozaran de
exención del pago de los derechos arancelarios
de importación de la maquinaria, equipos,
materiales e insumos destinados
exclusivamente para labores de pre-inversión e
inversión de proyectos de generación a partir
de fuentes no convencionales de energía
renovable. Dicho incentivo solo será aplicable
para bienes que no sean elaborados por la
industria nacional y su único medio de
adquisición sea la importación. La exención
del pago de los derechos arancelarios deberá
ser solicitada a la DIAN en un plazo no mayor
a 15 días hábiles antes de la importación de los
bienes. En conformidad con la solicitud, la
documentación del proyecto debo contener las
certificaciones emitidas por la Unidad de
Planeación Minero Energético (UPME) o la
autoridad que se encuentre facultada para este
fin.
Diseño y evaluación de un sistema solar fotovoltaico para el aeropuerto José María Córdova

 Articulo 14 Incentivo contable depreciación
acelerada de activos: El método de la
depreciación acelerada reduce los impuestos
en los primeros años de vida del bien. Este
incentivo es aplicable a las maquinarias,
equipos y obras civiles necesarias para la
preinversión, inversión
y operación de la
generación con FNCER. La tasa anual global
de depreciación no podrá superar el 20%.
Fuente: autores

Tabla 5. Decretos relacionados con la implementación de FNCER.
No. Año Decreto Descripción
2492 2014 “Por el cual se adoptan disposiciones
en materia de implementación de
mecanismos de respuesta de la
demanda.”
El decreto 2492 por el cual se adoptan
disposiciones en materia de implementación de
mecanismos de respuesta en demanda. En el marco
establecido por la ley 1715, la cual tiene por objeto
fomentar el desarrollo y utilización de las fuentes
no convencionales de energía FNCE, en especial
las de carácter no renovable, en el SIN (sistema
interconectado Nacional). Es también, propósito de
la proferida ley, promocionar la gestión eficiente de
la energía, para tales fines se incorporan acciones
de eficiencia energética y respuesta de la demanda.
Las siguientes son disposiciones de este decreto:
 Lineamientos tendientes a promover la gestión
eficiente de la energía: Con el fin de incentivar
económicamente el uso eficiente de la
infraestructura y la reducción de costos de
prestación del servicio.
 Planes de Expansión: El plan energético
Nacional, el plan de expansión de referencia y
el plan indicativo de expansión de Cobertura
de Energía Eléctrica, deberán considerar
criterios de respuesta de la demanda.
 Participación en el mercado Mayorista. La
CREG diseñara los mecanismos con el fin de
que los usuarios voluntariamente puedan
ofertar reducciones o desconexiones de
demanda en el mercado mayorista.
2469 2014 “Por el cual se establecen los
lineamientos de política energética en
materia de entrega de excedentes de
autogeneración”
Con base en lo establecido en la ley 1715, en la cual
estableció el marco legal y los instrumentos para la
respectiva promoción, desarrollo y utilización de
las fuentes no convencionales de energía, en
especial las de carácter renovable, y en
conformidad con lo establecido en su artículo 2,
con el cual el estado se compromete a desarrollar
programas y políticas. Es finalidad de esta, regular
la forma en que podrían ser entregados los
excedentes de energía a la Red derivados de la
Diseño y evaluación de un sistema solar fotovoltaico para el aeropuerto José María Córdova

actividad de la autogeneración, es por ello por lo
que es promulgado el decreto 2469. Este fijo los
lineamientos de política energética en materia de
entrega de excedentes de autogeneración a gran
escala de la siguiente forma:

 Art 1: Simetría en condiciones de participación
en el mercado mayorista entre los generadores
y autogeneradores a gran escala. -La CREG
propiciara condiciones similares a las plantas
de generación a gran escala, en términos de
cantidad de energía que estas podrían entregar
a la red.

 Art 2: Contrato de respaldo. Los
autogeneradores a gran escala estarán
obligados a suscribir un contrato de respaldo
con el operador de red al cual se conecten. La
CREG tiene el deber de establecer los criterios
o parámetros mínimos de este tipo de
contratos.

 Art 3: Límite mínimo de la autogeneración a
gran escala. La Unidad de planeación minero-
energética tiene por la obligación de establecer
con base en criterios técnicos y económicos,
los límites máximos de potencia.

 Art 4: Parámetros para ser considerado
autogenerador: El autogenerador deberá
cumplir los siguientes parámetros:

 La energía eléctrica producida por el
autogenerador deberá ser para su
autoconsumo.

 La energía excedente en cualquier
momento podrá ser superior al valor de
autoconsumo.

 El autogenerador deberá someterse a las
regulaciones establecida por la CREG

 Los activos de generación pueden ser o no
propiedad de la persona natural o jurídica
propietaria de la instalación de
autogeneración.

2143 2015 Por el cual se adiciona el Decreto
Único Reglamentario del Sector
Administrativo de Minas y Energía,
1073 de 2015, en lo relacionado con la
definición de los lineamientos para la
aplicación de los incentivos
De los incentivos dados a conocer en la ley 1715,
que tienen por objeto promover la inversión en
proyectos de FNCE, el decreto 2143 fija las
directrices para acceder a estos. Que para efectos de
este se establece lo siguiente:
Diseño y evaluación de un sistema solar fotovoltaico para el aeropuerto José María Córdova

establecidos en el Capítulo 111 de la
Ley 1715 de2014
1. Deducción especial en la determinación del
impuesto sobre la renta.

 La deducción del impuesto sobre la renta
no podrá ser mayor al 50%.

 Para acceder a este incentivo: Con base en
lo establecido en la ley 1715, la persona
natural o jurídica que desee ser acreedora
del incentivo de deducción del impuesto
de renta deberá obtener previamente la
Certificación de Beneficio Ambiental que
expide el Ministerio de ambiente y
desarrollo sostenible.

 El valor máximo deducible no debe ser
mayor a un periodo de 5 años, contados a
partir del año gravable.

2. Exclusión del IVA

 La certificación de la autoridad nacional
de licencias ambientales será suficiente
soporte para la declaración de importación
ante la DIAN, así como para solicitar la
exclusión de IVA en los adquisidores
nacionales. Sera posible acceder a tales
beneficios, si previamente se obtuvo la
certificación expedida por el Ministerio de
Minas y Energía, a través de la unidad de
planeación Minero-Energética. La cual
finalmente acredita el proyecto de FNCE
y los equipos, elementos y maquinaria a
empelar en este.

3. Exención de gravamen arancelario

Pasos para que personas naturales o jurídicas
titulares de nuevas inversiones puedan ser
acreedoras de la exención de gravamen
arancelario. Deben obtener:

 La certificación de la Unidad de
Planeación Minero Energético.

 La certificación de la Autoridad Nacional
de Licencias Ambientales

 Una vez adquiridas las respectivas
certificaciones: remitirse a la ventanilla
única de comercio exterior – VUCE con la
solicitud de licencia previa y demás
documentación.
Diseño y evaluación de un sistema solar fotovoltaico para el aeropuerto José María Córdova

 Con el registro de la certificación ante el
VUCE, se da por cumplida la solicitud de
exención a la DIAN.

4. Régimen de depreciación acelerada

Consideraciones:

 El incentivo de depreciación fiscal
acelerada podrá ser aplicado hasta una tasa
anual global no mayor al 20%.

 El titular beneficiado por este incentivo
tendrá que definir una tasa de depreciación
igual para cada año gravable.

348 2017 “Por el cual se adiciona el Decreto
1073 de 2015, en lo que respecta al
establecimiento de los lineamientos de
política pública en materia de gestión
eficiente de la energía y entrega de
excedentes de autogeneración a
pequeña escala”
Este decreto indica que es deber del ministerio de
minas y energías, establecer lineamientos
relacionados con sistemas de medición con el fin de
lograr la gestión eficiente de la energía. Así como
también establecer pautas y directrices para que
dichos sistemas de medición sean puestos en
funcionamiento. Adicional a ello, el decreto fija las
particularidades por las cuales una persona natural
o jurídica puede ser reconocido como
autogenerador a pequeña escala, Entre las cuales se
encuentra que la energía generada debe ser siempre
para consumo propio y que la cantidad de energía
excedentaria podrá ser equivalente a cualquier
porcentaje del valor de consumo.
Finalmente, el decreto dispone que la UPME tiene
la obligación de definir los límites de potencia
máxima instalada, los cuales permitirán definir si
un autogenerador es de pequeña o gran escala.
Cabe mencionar, que el decreto mantiene las
políticas de propiedad de activos de generación y
operación por parte de terceros. También agrega el
decreto que las condiciones de conexión y entrega
de excedentes de autogeneradores de pequeña
escala, son procedimientos que deben ser
establecidos por la CREG.

Fuente: autores.
Tabla 6. Resoluciones relacionadas con la implementación de FNCER
No. Año Resolución Descripción
084 1996 “Por la cual se reglamentan las
actividades del autogenerador
conectado al Sistema Interconectado
Nacional “
Con la 084 la CREG tiene por propósito regular las
actividades de autogeneración tanto para usuarios
regulados como no regulados. Para efectos de esta,
en el artículo 1° dispone un compendio de términos
asociados a la actividad de autogeneración, tales
como: autogenerador, Demanda suplementaria,
Energía Suplementaria, Red Pública, entre otros.
Diseño y evaluación de un sistema solar fotovoltaico para el aeropuerto José María Córdova

Los artículos siguientes 2,3,4,5,6,7,8 y 9
respectivamente hacen referencia a:

 Ámbito de aplicación: usuario regulado no
regulado.

 Condiciones para conexión al SIN.

 Condiciones de respaldo: el usuario regulado
debe estar respaldado por el comercializador
del mercado regulado.

 Uso de respaldo: La energía del servicio de
respaldo es la energía adicional a la energía
suplementaria.

 Tarifas para los servicios de respaldo.

 Sistemas de medida.

 Venta de excedentes.

 Otras reglas aplicables.

086 1996 “Por la cual se reglamenta la
actividad de generación con plantas
menores de 20 MW que se encuentra
conectado al Sistema Interconectado
Nacional (SIN).”
La resolución 086 de 1996 tiene por propósito
establecer condiciones para que las plantas menores
a 20MW, que se encuentren conectadas al SIN,
puedan comercializar la energía que se generan en
dichas plantas. Para tales efectos, la regulación se
categoriza de la siguiente forma:

1. Pantas menores con capacidad efectiva menor
a 10 MW.
2. Plantas menores con capacidad efectiva mayor
o igual a 10 MW y menor a 20MW.

0281 2015 “Por el cual define el límite máximo
de potencia de autogeneración a
pequeña escala”
Con base en el marco legal que se fijó en la ley
1715, la UPME y el Ministerio de Minas y energía
profiere el 5 de junio de 2015, la resolución por la
cual se define el límite máximo de potencia para la
autogeneración a pequeña escala y que en su deber
legitimo estableció en el numeral 3 del artículo 6 de
la misma ley: “Es función de la UPME definir el
límite máximo de potencia de la autonegación a
pequeña escala”. Finalmente, con base en el
análisis técnico y económico efectuado por la
UPME, los cuales se encuentran consignados en un
documento, en virtud de este se definió el límite de
que trata la respectiva resolución. La misma
resuelve que:

 Artículo 1: El límite máximo de potencia de la
autogeneración a pequeña escala será de (un) 1
Diseño y evaluación de un sistema solar fotovoltaico para el aeropuerto José María Córdova

MW, y corresponderá a la capacidad instalada
del sistema de generación del autogenerador.

024 2015 “Por la cual se regula la actividad de
autogeneración a gran escala en el
sistema interconectado nacional
(SIN) y se dictan otras
disposiciones.”
Con base en el decreto 2469 de 2014 el cual
establece los lineamientos de política energética en
materia de entrega de excedentes de autogeneración
a gran escala, y conforme al mismo es expedida la
resolución 024 de 2015, la cual aplica al
autogenerador a gran escala que se halle conectado
al SIN. Para efectos de la resolución es definida la
potencia del autogenerador a gran escala, para lo
cual se puntualiza lo siguiente: “Un autogenerador
tiene la categoría de gran escala si la potencia
máxima supera el límite para los autogeneradores a
pequeña escala establecido por la UPME. “Es decir
un agente autogenerador será considerado de gran
escala cuando la planta de generación de este posea
una potencia instalada de más de 1 MW. Adicional
a ello, la resolución dicta otras disposiciones:

 Condiciones para la conexión al SIN del
autogenerador.

 Condiciones para el acceso al respaldo de la
red.

 Condiciones para la entrega de excedentes.

41286 2016 “por la cual se adopta el Plan de
Acción Indicativo 2017-2022 para el
desarrollo del Programa de Uso
Racional y Eficiente de la Energía
(PROURE), que define objetivos y
metas indicativas de eficiencia
energética, acciones y medidas
sectoriales y estrategias base para el
cumplimiento de metas y se adoptan
otras disposiciones al respecto”
El 30 de diciembre de 2016 mediante la resolución
41286 es aprobado por parte del Ministerio de
Minas el PLAN DE ACCION INDICATIVO, PAI
2017-2022, con la finalidad de desarrollar el
PROURE (Programa de uso racional y eficiente de
energía y fuentes no convencionales)[28].
Del respectivo Plan de acción indicativo se destaca
el hecho de que este pretende aumentar la eficiencia
energética global para el año 2022. La propuesta
responde a los lineamientos de la nueva política en
eficiencia energética y es basada en la información
generada por la UPME en el periodo 2010 – 2015
[28]. Estableciendo que, la meta acumulada (meta
de ahorro) en relación con el consumo de energía
nacional alcanzara un 9,05%. Siendo este indicador
la suma de cada una de las metas que se esperan
efectuar en cada sector: transporte, industria,
terciario y residencia [29]. Con el fin de llevar a
cabo la meta fijada, el PAI contempla acciones
contundentes e importantes en materia de industria
y transporte, dado a que estos son considerados los
sectores de mayor consumo de energía del país[28].
Es aras de propender proyectos que tengan por
consigna la eficiencia energética, el PAI alude la
existencia de mecanismos de cooperación
Diseño y evaluación de un sistema solar fotovoltaico para el aeropuerto José María Córdova

internacional que tiene por propósito apoyar los
procesos de desarrollo mediante el aporte de
recursos técnicos y financieros entre gobiernos u
organizaciones. Respectivamente[29]:
 La cooperación técnica se refiere a la
transferencia de conocimientos,
habilidades y experiencias de países con
más experticia en materia de eficiencia
energética a países beneficiarios con el
objeto de las capacidades relacionadas con
tecnología y formación de recursos
humanos.
 La cooperación financiera hace referencia
a préstamos de carácter reembolsable o no
reembolsable, Es decir: préstamos a
intereses muy bajos o prestamos en lo que
no se debe efectuar la devolución de los
recursos.
Con el fin de impulsar proyectos que tengan por
premisa la eficiencia energética. Colombia se halla
en la búsqueda de aliados que contribuyan y apoyen
la ejecución de los siguientes proyectos:
 Eficiencia Energética en edificaciones:
Este proyecto tiene por propósito
fortalecer la normativa de la materia en
cuestión, generando así mayor capacidad
técnica en el país. Además de mejorar la
oferta financiera para los diferentes
agentes involucrados. Adicional a ello,
este proyecto tiene por propósito efectuar
proyectos pilotos de inversión, que
finalmente demuestren las ventajas de
emplear medidas de eficiencia energética
en edificaciones ya existentes o nuevas. El
estado actual de este proyecto se encuentra
en la fase de formulación. [29]
 Renovación de edificaciones existentes:
Este proyecto se ejecutará en la ciudad de
Medellín y tiene por objeto realizar
auditorías energéticas en entidades
oficiales, y llevar a cabo proyectos de
renovación energética en las edificaciones
que tras la elaboración de la auditoria
hayan registrado falencias en esta materia.
Este proyecto cuenta con el apoyo del

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