Study of wind potential in Colombia and its complementarity with hydraulic generation sources

Colombia has a renewable installed capacity of close to 70% in hydroelectric generation. However, especially in dry periods, thermal generation (mostly based on natural gas) has played a dominant role in the country's generation. In this sense, thermal generation has considerably increased greenhouse gas (GHG) emissions, added to the fact that the proven reserves of natural gas are projected to a few years of supply, which makes its use unfeasible in the long term. Under this context, this work proposes to analyze the wind potential and complementarity with hydraulic generation in Colombia, from a climatological approach. The above, with the objective of determining if wind can be a viable alternative to guarantee the firmness of energy generation, reducing the dependence on non-renewable energies. For this purpose, wind atlases, data from hydrometeorological stations, reanalysis, satellite data, and climate change models are used. Based on this, the wind complementarity with basins for energy generation of the Sistema Interconectado Nacional (SIN) is established in regional terms and the places with the greatest wind potential in the country are determined. Subsequently, the offshore wind potential is studied in scenarios of climate variability and climate change. The results of this research indicate that there is a wide hydro-wind complementarity between different regions. It is worth highlighting the seasonal and interannual complementarity associated with ENSO of the most important hydroelectric region, with multiple regions of high wind potential such as the Caribbean Sea, among others. It was also determined, a higher net generation of wind farms in a location in the sea of La Alta Guajira in relation to equal installed capacities of important hydroelectric plants. This location also had a higher generation relative to the offshore potential of Buchan Deep in the North Sea. It was found that the migration phenology of migratory birds in the Caribbean coincides with the minimum offshore wind generation within the seasonal scale. Finally, multi-annual climate change projections predict that the offshore wind resource in the highest potential locations will remain stable or increase slightly. They also show for this century a likely seasonal compensation between reductions in precipitation in the Andes with increases in offshore wind potential in the Colombian Caribbean Sea and vice versa.Colombia posee una capacidad instalada renovable cercana al 70% en generación hidroeléctrica. Sin embargo, especialmente en periodos secos, la generación térmica (mayoritariamente basada en gas natural) ha tenido un papel dominante en la generación del país. En este sentido, la generación térmica ha incrementado considerablemente las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), sumado a que las reservas probadas de gas natural se proyectan a unos pocos años de suministro, lo que hace inviable su uso a largo plazo. Bajo este contexto se propone realizar en este trabajo un análisis del potencial eólico y complementariedad con la generación hidráulica en Colombia, desde un enfoque climatológico. Lo anterior, con el objetivo de determinar si los vientos pueden ser una alternativa viable para garantizar la firmeza de la generación de energía reduciendo la dependencia de energías no renovables. Para esto se hace uso de atlas de vientos, datos de estaciones hidrometeorológicas, reanálisis, datos satelitales y modelos de cambio climático. Con base en esto se establece en términos regionales la complementariedad eólica con cuencas para generación de energía del Sistema Interconectado Nacional (SIN) y se determinan los lugares de mayor potencial eólico en el país. Posteriormente se estudia en escenarios de variabilidad climática y cambio climático el potencial eólico offshore. Los resultados de esta investigación indican que existe una amplia complementariedad hidro - eólica entre diversas regiones. Cabe resaltar la complementariedad estacional e interanual asociada a ENSO de la región hidroeléctrica más importante, con múltiples regiones de alto potencial eólico como el Mar Caribe entre otras. Se determinó también, una mayor generación neta de parques eólicos en una ubicación en el mar de La Alta Guajira en relación a iguales capacidades instaladas de importantes hidroeléctricas. Esta ubicación también presentó una mayor generación en relación al potencial offshore de Buchan Deep en el Mar del Norte. Se encontró que la fenología de migración de aves migratorias en El Caribe coincide con los mínimos de generación eólica offshore dentro de la escala estacional. Finalmente, las proyecciones multianuales de cambio climático prevén que el recurso eólico offshore de las ubicaciones de mayor potencial permanecerá estable o se incrementará ligeramente. También evidencian para este siglo una posible compensación estacional entre reducciones de precipitación en los Andes con incrementos en el potencial eólico offshore en el Mar Caribe colombiano y viceversa.Maestrí