Análisis de la generación hidroeléctrica en la central hidroeléctrica de Machupicchu aplicando métodos estocásticos y modelo de optimización

• Autor: Chevarria Moscoso, Margarita
• Formato: tesis doctoral
• Fecha de Publicación: 2024
• Institución: Universidad Nacional de Ingeniería
• Repositorio: UNI-Tesis
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:cybertesis.uni.edu.pe:20.500.14076/28894
• Enlace del recurso: http://hdl.handle.net/20.500.14076/28894
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Generación de energía hidroeléctrica; Centrales hidroeléctricas; Métodos estocásticos; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.03.02

La creciente demanda de energía requiere una gestión eficaz para asegurar el suministro necesario para el desarrollo económico y social de un país. Dado que los combustibles fósiles generan altas emisiones de carbono y están en proceso de agotamiento, la transición hacia energías renovables se vuelve esencial. En este contexto, los modelos de pronóstico se convierten en herramientas valiosas para anticipar la generación, el consumo y la reserva de energía. Este trabajo de investigación tuvo como objetivos principales: analizar el caudal del río Vilcanota, evaluar la viabilidad de utilizar lagunas altoandinas como embalses de regulación para mejorar el caudal del río durante los períodos de estiaje, y desarrollar una ecuación para optimizar el uso de estos embalses. Se recopilaron datos hidrológicos del caudal del río Vilcanota durante un período de 108 meses, desde enero de 2015 hasta diciembre de 2023. Se llevó a cabo un análisis de la serie temporal, así como la predicción de los caudales futuros para los años 2024 y 2025. Debido a que los resultados indicaron que los datos son estacionarios en media, pero no en varianza, hemos aplicado el modelo ARIMA (1,0,0)x(1,1,0)s, con transformación logarítmica, porque demostró ser el más adecuado, proporcionando un alto grado de ajuste y precisión en las predicciones para esos años. Para operar la central a plena carga, se requiere un caudal de 55 m³/s; sin embargo, las fuentes actuales no satisfacen esta demanda durante los períodos de estiaje. Se consideraron dos alternativas: operar a carga variable en esos períodos o realizar obras adicionales para garantizar el caudal necesario. La inversión en estas obras de afianzamiento podría generar ingresos anuales adicionales de hasta 7,207,875 USD, lo que justificaría la inversión. Dichas obras contemplan el aprovechamiento de los embalses situados en la cuenca del Vilcanota- Urubamba. Los embalses identificados, como la Laguna de Sibinacocha, Pomacanchis y Langui Layo, fueron objeto de un análisis hidrológico utilizando el programa WEAP (Water Evaluation and Planning System), que demostró su buena capacidad de almacenamiento. Estos embalses podrían ser cruciales para incrementar el caudal del río Vilcanota durante los períodos de estiaje. Además, se desarrolló un modelo matemático energético basado en la primera ley de la termodinámica para evaluar la producción de energía eléctrica, considerando la gestión de los volúmenes de agua de los embalses durante los periodos de estiaje. La nueva propuesta permitió incrementar la producción de energía en un 18%.